Geni costitutivi e non costitutivi

Presentazione sul tema: "Geni costitutivi e non costitutivi"— Transcript della presentazione:

1 Geni costitutivi e non costitutivi
Nel genoma sono presenti geni costitutivi e geni non costitutivi: Geni costitutivi (housekeeping) → sono sempre attivi ↓ esprimono proteine indispensabili alla cellula per tutto l’arco della loro vita L’espressione dei geni non costitutivi è sottoposta a diversi meccanismi di regolazione

2 Importanza della regolazione genica
Sia nei procarioti che negli eucarioti i meccanismi di regolazione genica consentono alle cellule di “rispondere” alla variazione degli stimoli provenienti dall’esterno Per non sprecare energia ogni cellula sintetizza solo le proteine necessarie in quel momento Negli organismi più complessi ogni tessuto si specializza per svolgere una determinata funzione e non sono espressi i geni che codificano per altre funzioni

3 Regolazione nei procarioti
La regolazione genica nei procarioti avviene durante la sintesi proteica, prevalentemente a livello di trascrizione La trascrizione ha inizio quando l’RNA-polimerasi si lega a una sequenza denominata promotore Esistono geni regolatori che codificano per molecole in grado di impedire o facilitare il legame dell’RNA-polimerasi con il promotore L’insieme dei geni che vengono regolati in modo strettamente coordinato è chiamato operone

4 Operone Secondo il modello di F. Jacob e J. Monod, un operone è un sistema costituito da: un promotore, un operatore e uno o più geni strutturali. L’operone è controllato dal gene regolatore

5 Operone del triptofano
I geni strutturali dell’operone “triptofano” codificano per gli enzimi che catalizzano la sintesi di questo amminoacido. Quando il triptofano è presente, non è necessario produrlo: il repressore si lega all’operatore e la trascrizione è bloccata

6 Operone del lattosio I geni strutturali dell’operone del lattosio sintetizzano enzimi necessari per la sua demolizione. Quando è presente il lattosio, il repressore libera l’operatore e la trascrizione è attivata

7 Differenziamento negli eucarioti pluricellulari
Negli eucarioti le cellule specializzate dei vari tessuti contengono tutte lo stesso genoma ma il proteoma è diverso, cioè le cellule esprimono proteine differenti Il differenziamento cellulare consiste quindi nell’attivazione di geni differenti arancione = gene attivo violetto = gene inattivo

8 Espressione del genoma eucariote
Cellule di organismi della stessa specie contengono la stessa quantità di DNA. Nel genoma umano solo il 2% del DNA di ogni cellula codifica per le proteine

9 Espressione genica negli eucarioti
Nelle cellule eucariote, soprattutto negli organismi pluricellulari, i meccanismi della regolazione genica sono molto più complessi che nelle cellule procariote e si realizzano in vari modi: favorendo o impedendo la trascrizione del DNA rielaborando il trascritto primario dell’mRNA inibendo la traduzione

10 Regolazione della sintesi proteica
Nelle cellule eucariote la trascrizione e la traduzione avvengono separatamente nel tempo e nello spazio Il trascritto primario di RNA subisce un processo di maturazione detto splicing Da un singolo gene si possono formare diversi mRNA (splicing alternativo)

11 Gene eucariote Un gene eucariote è costituito da un promotore, da un sito di riconoscimento per l’RNA polimerasi, e da sequenze codificanti (esoni) e non codificanti (introni)

12 Promotore degli eucarioti
Il promotore controlla la trascrizione tramite un complesso sistema costituito da una sequenza nucleotidica ricca di timina (T) e adenina (A), dal TATA box, da fattori di trascrizione (GTF) e da un sito di riconoscimento per l’RNA polimerasi II

13 A monte del promotore si trovano siti regolatori chiamati:
Enhancer e silencer A monte del promotore si trovano siti regolatori chiamati: enhancer silencer ↓ ↓ che sono posti sotto il controllo di proteine dette: ↓ ↓ attivatori inibitori

14 Ruolo del mediatore Spesso i siti enhancer e silencer si trovano lontani dal sito di attacco dell’RNA-polimerasi e, pertanto, interviene un mediatore che mette in comunicazione questi geni

15 Maturazione dell’RNA mediante splicing
Tutto il gene viene trascritto in mRNA Viene aggiunto un cappuccio necessario per indirizzare l’mRNA sui ribosomi e una coda di poli A Vengono rimossi gli introni, e gli esoni si legano tra loro formando l’mRNA maturo

16 Spicing alternativo Il processo di splicing può avere diverse varianti: l’informazione portata da un gene può infatti determinare la formazione di RNA maturi diversi e la conseguente sintesi di polipeptidi differenti (spicing alternativo)

17 Regolazione a livello della traduzione
Anche la traduzione può essere regolata; per esempio, è possibile ostacolare l’attacco dell’mRNA ai ribosomi tramite: la modificazione della sequenza di attacco (chiamata sequenza leader) l’attivazione di un repressore che si lega all’mRNA impedendone la lettura da parte dei ribosomi

18 I GENI REGOLATORI CODIFICANO PER:
REPRESSORI ATTIVATORI Effettuano un controllo negativo impedendo la trascrizione Effettuano un controllo positivo favorendo la trascrizione

19 Regolazione del repressore
IL REPRESSORE PUÒ ESSERE: attivato inattivato ↓ ↓ da un corepressore da un induttore ↓ ↓ Il triptofano è un corepressore: attiva il repressore e blocca la trascrizione Il lattosio è un induttore: disattiva il repressore e avvia la trascrizione

20 Caratteristiche del cromosoma eucariote
Per genoma si intende il corredo di cromosomi contenuto in ogni cellula di un organismo Nelle cellule eucariote i cromosomi sono formati da una doppia elica di DNA che si avvolge intorno a proteine dette istoni, costituendo una struttura chiamata nucleosoma I nucleosomi si dispongono in maniera compatta formando un lungo filamento che si attorciglia più volte su se stesso assumendo varie configurazioni di diverso diametro

21 Eucromatina ed eterocromatina
L’eucromatina è la forma di DNA despiralizzato, che viene trascritto L’eterocromatina è la forma di DNA compatto, che non viene trascritto Durante la divisione cellulare, per esempio, il compattamento è massimo e la trascrizione non avviene Un cromosoma durante la divisione