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Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Genetica Prima edizione Capitolo 13: La trascrizione Benjamin A. PIERCE La trascrizione e.

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1 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Genetica Prima edizione Capitolo 13: La trascrizione Benjamin A. PIERCE La trascrizione e i tipi di molecole di RNA

2 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 A gene is not directly translated into protein It is first expressed into mRNA Then translated into protein from the RNA intermediate –Transcription into mRNA –Translation of mRNA into protein

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10 Upstream Regions Proximal Promoter element TATA box Exon Enhancer or UAS Intron a) Mammalian gene b) S. cerevisiae gene to –50 kb to +50 kb -500

11 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Initiation of Transcription TATAGENE 1. Inactive H E F RNA pol 3. Recruitment Phase B TATA TF11D B E H RNA pol F GENE A 2. Recruitment Phase A TATA TF11D B B GENE A A TF11D = (TAFs + TBP) 4. Transcription Starts!!! TATA TF11D RNA pol GENE A H E B F ?? ?

12 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Transcription Factors, TF Required but not a part of RNA pol complex Role in Gene Regulation –Binding –Interaction –Initiation –Enhancing –Silencing Several different structural classes DNA-binding domain + Interactive domain Position and Combination – Important! TATA TF11D B E H RNA pol F ?? ? GENE A

13 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005

14 mRNA –Synthesized by a DNA template by the same concept of complementarity –Single stranded nucleic acid –Identical to DNA apart the replacement of T with U –Includes additional sequences on either end: 5 nontranslated regionthe leader 3 nontranslationl region the trailer

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17 RNA polimerasi batterica RNA polimerasi eucariotiche -RNApol II -RNApol IIpre-mRNA, snoRNA, alcuni snRNA -RNApol I -RNApol IrRNA -RNApolIII -RNApolIIItRNA, rRNA piccoli, alcuni rsnNA

18 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © INIZIO della TRASCRIZIONE 1.Riconoscimento del promotore PROMOTORE BATTERICO

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21 1.Riconoscimento del promotore Seq.-35 e –10 (seq. AT –40/-60 con cui sub.alpha prende contatto) 2. Formazione della bolla di trascrizione 3. Creazione dei primi legami tra rNTP 4. Avanzamento della RNAPol a partire dal promotore 1. INIZIO della TRASCRIZIONE 2. ALLUNGAMENTO

22 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © TERMINAZIONE Terminatore a monte del sito di terminazione rallenta RNA Pol 1.Rho-dipendente 2.Rho-indipendente (seq.ripetute invertite)

23 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Terminatore Rho- dipendente -seq.DNA che producono una pausa nella trascrizione -Seq.DNA che codifica per RNA a monte del terminatore privo di struttura secondaria.

24 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 LA TRASCRIZIONE NEGLI EUCARIOTI -Rimodellamento cromatina -Inizio della trascrizione (promotori ed enhancer) -Reclutamento TF e/o attivatori trascrizionali e in seguito RNA Pol

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26 L RNA Polimerasi II Catalizza la trascrizione di tutti i geni codificanti proteine (mRNAs), piu 4 snRNAs che partecipano allo splicing E formata da 2 subunita grandi (Large) L ( kDa) e L ( kDa), e da subunita piu piccole, alcune specifiche ed altre in comune con l RNA Pol I e/o III Lestremita carbossi-terminale della subunita piu grande, L, contiene una sequenza di 7 aa (il dominio carbossi-terminale o CTD) che e ripetuto molte volte (26x in lievito, 52x in mammiferi) Il CTD (Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser) e essenziale per la vitalita di unorganismo, e viene fosforilato durante la trascrizione

27 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Linizio della trascrizione da parte dellRNA Pol II richiede multipli fattori Fattori di trascrizione generali (GTF) insieme con lRNA Pol II formano lapparato trascrizionale basale, sufficiente alla trascrizione in vitro – TBP (che con i fattori associati a TBP (TAF) forma -> TFIID) – TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH Co-attivatori, che sono richiesti per la trascrizione in presenza di cromatina (trascrizione attivata) – TAFs – Acetilasi di istoni (HATs) – Proteine che rimodellano la cromatina (SWI/SNF) Fattori associati allRNA polimerasi (il Mediatore) Fattori di trascrizione specifici, richiesti per la trascrizione attivata: servono per reclutare e assemblare lapparato trascrizionale – Si legano a elementi di riconoscimento sul promotore e sullenhancer – Multipli fattori di trascrizione sono normalmente coinvolti nellattivazione di un gene

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29 Diversamente dai procarioti, la trascrizione dei geni eucarioti e controllata da numerosi elementi TATA Basal tr. machinery TBP TFIIs Pol.II PROMOTORE PROSSIMALECORE ~ -200 ~ -50 ENHANCER (~ 100 bp) LA CROMATINA

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31 TFIID TFIID e il GTF piugrande, con una massa di circa 750 kDa Include una singola proteina di 38 kDa che lega la TATA box ( TBP ) e 11 fattori associati a TBP ( TAFs ) I TAF sono considerati co-attivatori (cioe non sono necessari per la trascrizione basale in vitro) TBP e la prima proteina che contatta il core promoter La regione C-terminale e altamente conservata (80% di identita tra lievito e uomo) TBP e un monomero che si ripiega a sella di cavallo, le cui 2 meta contattano il DNA lungo il solco minore causando una considerevole distorsione (bending)

32 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 The conserved C-terminal domain of TBP binds to TATA-box DNA Lodish Figure TBP is a subunit of TFIID

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36 TERMINAZIONE 1. RNA Pol I 1. RNA Pol I: fattore di terminazione si lega a DNA posta a valle del sito di terminazione 2. RNA Pol III 2. RNA Pol III: sequenza di terminazione poli-U in RNA 3. RNA Pol II 3. RNA Pol II: terminazione in corrispondenza di siti localizzati in regione molto estesa o terminazione oltre regione che codifica mRNA

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38 RNA polcistronici RNA monocistronici

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40 CPSF= fattore per la specificità del taglio e della poliadenilazione CstF= fattore di stimolazione del taglio PAP= poli-A-polimerasi

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48 NUCLEO controllo trascrizionale: legame di fattori trascrizionali tessuto specifici, legame diretto di ormoni, fattori di crescita o elementi intermedi a elementi responsivi di geni inducibili controllo post-trascrizionale: splicing alternativo, polyA alternativo, RNA editing tessuto-specifico controllo del trasporto mRNA controllo della stabilità degradazione traduzione PROTEINA controllo post-traduzionale PROTEINA attiva o inattiva Genoma Meccanismi epigenetici: controllo a lungo e corto raggio mediante rimodellamento della struttura della cromatina Trascritto primario (precursore) mRNA controllo traduzionale CITOPLASMA Esistono molteplici livelli di regolazione dellespressione genica negli eucarioti

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50 t-RNA

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54 Nei mammiferi Unico gene per rRNA 28S, 18S e 5,8S + gene per 5S Nei batteri Unico gene per rRNA 23S, 16S, 5S


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