La regolazione genica negli eucarioti 1 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 1

I genomi eucariotico e procariotico Eucarioti e procarioti condividono le stesse basi genetiche, ma ci sono importanti differenze che distinguono il loro materiale genetico. 2 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 2

Il genoma eucariotico È più grande di quello dei procarioti (contenuto aploide). È organizzato in cromosomi. Possiede i telomeri. Contiene sequenze ripetitive. Possiede molti geni interrotti. Trascrizione e traduzione avvengono in ambienti separati. Contiene sequenze regolatrici. 3 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 3

I compartimenti del materiale genetico La trascrizione dei geni avviene nel nucleo, dove viene sintetizzato l’mRNA. La traduzione dell’mRNA avviene, invece, nel citoplasma. 4 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 4

La struttura di un gene eucariotico I geni sono formati da sequenze codificanti, gli esoni, e sequenze non codificanti, gli introni. I geni contengono anche sequenze regolatrici, come il promotore e il terminatore, che controllano il processo di trascrizione. 5 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 5

Lo splicing elimina gli introni Prima di lasciare il nucleo, l’mRNA viene modificato. Lo spliceosoma «taglia e cuce» il trascritto primario di mRNA per produrre un mRNA maturo. 6 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 6

Il controllo dell’espressione genica L’espressione genica può essere regolata in diversi momenti (prima, durante e dopo la trascrizione e la traduzione) e in ambienti cellulari differenti (nel nucleo o nel citoplasma). 7 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 7

La regolazione prima della trascrizione Prima che inizi la trascrizione, avviene un rimodellamento della cromatina. I nucleosomi si disgregano, rendendo possibile il legame del complesso di trascrizione al DNA. 8 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 8

La regolazione durante la trascrizione: trascrizione differenziale Tutti i tessuti dell’organismo contengono lo stesso materiale genetico. Le cellule del cervello hanno un metabolismo diverso da quello delle cellule del fegato e perciò hanno bisogno di differenziare la loro espressione genica per produrre proteine diverse. Esistono però dei geni, detti housekeeping, che vengono espressi da tutte le cellule dell’organismo. 9 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 9

La regolazione durante la trascrizione: fattori di trascrizione I fattori di trascrizione sono proteine che determinano se e quando l’RNA polimerasi trascrive il DNA, riconoscendo nel gene le sequenze di regolazione. 10 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 10

La regolazione durante la trascrizione: coordinazione fra geni La coordinazione dell’espressione di più geni avviene grazie a un singolo segnale ambientale, che induce la sintesi di una proteina regolatrice della trascrizione. 11 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 11

La regolazione durante la trascrizione: amplificazione genica Quando il prodotto di un gene è richiesto in quantità elevate, come accade per i geni dell’rRNA, è necessario avere più copie dello stesso gene per aumentare la velocità di trascrizione: questo processo è definito amplificazione genica. 12 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 12

La regolazione durante la trascrizione: splicing alternativo In tessuti diversi, il gene della tropomiosina va incontro a splicing alternativo, dando origine a cinque forme differenti della proteina. 13 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 13

La regolazione dopo la trascrizione I meccanismi di regolazione possono essere traduzionali oppure post-traduzionali, in entrambi i casi viene controllato il livello di proteina prodotta o da produrre. 14 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 14