DAL DNA ALLE PROTEINE la trascrizione genica

Presentazione sul tema: "DAL DNA ALLE PROTEINE la trascrizione genica"— Transcript della presentazione:

1 DAL DNA ALLE PROTEINE la trascrizione genica

2 Tratti della sequenza di DNA vengono trascritti in RNA

3 Ogni gene può essere trascritto e tradotto con diversi gradi di efficienza

4 Cosa è necessario per la trascrizione?
DNA stampo RNA polimerasi Ribonucleosidi Trifosfati: ATP, GTP, CTP, UTP

5 I più comuni RNA: rRNA, mRNA e tRNA
Regolata da segnali di inizio e termine Complementarietà delle basi azotate dei nucleotidi

6 Modello a “chela di granchio” dell’RNA polimerasi
Viene copiata in RNA una sola elica di DNA : elica di senso o filamento stampo

7 RNA complementare allo stampo è uguale al filamento codificante (al posto di T c’è U)

8 L’RNA pol batterica: 4 subunità a cui si associano:
fattore :per riconoscere l’inizio fattore ρ che riconosce i segnali di terminazione

9 Promotori sequenza all’inizio del gene
La subunità  associata a RNA pol riconosce il promotore, stabilisce la direzione della trascrizione RNA pol trascrive la catena di senso

10 L’ORIENTAMENTO del promotore determina quali tratti di DNA devono essere trascritti

11 La doppia elica si apre e inizia la sintesi di RNA dal nucleotide +1 rispetto al promotore

12 Ribonucleoside-PPP + RNAn= PP + RNAn+1
LEGAME FOSFODIESTRICO

13 RNA cresce in direzione 5’-3’
La trascrizione termina in sequenze del DNA ricche di CG Può intervenire il fattore ρ: si lega alla RNA pol e permette il suo distacco dal DNA

14 TERMINATORE RHO INDIPENDENTE

15 TERMINATORE ρ DIPENDENTE
Attività ATPasica

16 mRNA batterici Pochi eventi di maturazione Appena trascritti vengono tradotti Alcune basi vengono metilate, piccola coda di rnt A

17 Procarioti: controllo espressione genica
Batteri: regolazione della trascrizione nella fase iniziale Più geni sotto controllo di un solo promotore Operone: tratto di DNA che contiene promotore, operatore e geni strutturali

18 Operone lattosio Il lattosio viene scisso in galattosio e glucosio da 3 enzimi Gli enzimi vengono indotti solo in presenza di lattosio!!

19 La cellula usa preferibilmente glucosio: lac spento
Quando non c’è glucosio si lega CAP Quando non c’è lattosio si lega il repressore Il lattosio agisce sul repressore e lo stacca

20 OPERONE DEL TRIPTOFANO (TRP)
La presenza di Trp fa legare il repressore e la trascrizione si blocca; viene prodotto Trp solo in caso di necessità

21 NUMEROSE PROTEINE PARTECIPANO ALLO STADIO INIZIALE DELLA TRASCRIZIONE
Eucarioti RNA pol I rRNA RNA pol II mRNA, piccoli RNA nucleari, microRNA RNA pol III tRNA, piccoli RNA citoplasmatici Queste RNA pol riconoscono promotori diversi Promotori eucariotici più complessi di quelli procariotici NUMEROSE PROTEINE PARTECIPANO ALLO STADIO INIZIALE DELLA TRASCRIZIONE

22 Eucarioti RNA pol hanno bisogno di FATTORI GENERALI DI TRASCRIZIONE: legame al promotore TFIIA-B-D-E-F-H-J (per RNApol II)

23 Promotori eucariotici
Es. RNA pol II: TATA box al -30/-25 e CAAT box al -80 TATA è riconosciuta da TBP, una proteina componente di TFIID

24 TBP riconosce TATA TBP+TAF= TFDII

25 Sequenze di DNA (-200) legano attivatori (recruitment) della RNA pol II

26 Gli attivatori legano il DNA e il complesso mediatore o direttamente il complesso di trascrizione

27 Maturazione dell’mRNA eucariotico

28 Procarioti: mRNA poligenico: presenza di più geni in una stessa unità trascrizionale
Eucarioti: mRNA monogenico, cioè prodotto di trascrizione di un singolo gene

29 Maturazione mRNA eucariotico è complessa
1- aggiunta del CAP al 5’: GMP con gruppo metilico 2- taglio e coda di poli A (nucleotidi con adenina) al 3’ 3- splicing 4- editing

30 CAP: protegge 5’ e favorisce l’inizio della traduzione
Taglio e poli A: regolazione traduzione e stabilità di mRNA

31 Il pre-mRNA è più lungo di mRNA maturo
Lo SPLICING (taglia e cuci) permette di rimuovere gli introni

32 Riconoscimento preciso dei punti di taglio introne-esone e di giunzione esone-esone

33 Spliceosoma: snRNP, formate da piccoli RNA e proteine
SnRNP U: U perché l’RNA è ricco di uridina

34 Stesso trascritto primario, prodotti proteici diversi
SPLICING ALTERNATIVO Stesso trascritto primario, prodotti proteici diversi Combinazioni differenti di esoni Circa il 50% dei geni umani subisce splicing alternativo

35 Splicing alternativo della tropomiosina nel muscolo striato e liscio

36 Editing dell’RNA Cambiamento dopo la trascrizione dell’mRNA Addizione e/o delezione di residui di U in diversi siti della molecola, o cambiamento di molte U in C Modificazione di C e A

37 Gli mRNA vengono esportati nel citoplasma attraverso il complesso del poro nucleare
Intervengono proteine per questo processo

38 Regolazione della trascrizione negli eucarioti
L’espressione dei geni eucariotici è controllata essenzialmente all’inizio della trascrizione, anche se può essere regolata in altri momenti

39 Rapporto tra struttura della cromatina e trascrizione
DNA + ISTONI= nucleosomi compattamento e de-compattamento della cromatina I geni trascritti si trovano in zone di cromatina decondensata

40 Modificazioni più comuni
Acetilazione istoni Complessi rimodellatori della cromatina

41 FOSFORILAZIONE METILAZIONE ACETILAZIONE CODICE ISTONICO

42 Metilazione DNA La metilazione: C del 2-7% delle coppie CG
Favorisce lo stato eterocromatico Metilazione e imprinting genomico: l’espressione di alcuni geni è determinata dall’origine parentale

43 Regolazione a livello post trascrizionale: i micro-RNA

44 microRNA inibiscono traduzione mRNA
Molecole di RNA piccolissime: nucleotidi miRNA: presenti in tutti gli eucarioti, trascritti da RNApol II

45 Meccanismo d’azione miRNA
Complementarietà imperfetta: blocco traduzione mRNA Complementarietà perfetta: degradazione mRNA

46 Pri-miRNA è convertito in pre-miRNA da Drosha (RNAasi)
Pre-miRNA è esportato nel citoplasma

47 DICER (endonucleasi) converte Pre-miRNA in RNA a doppio filamento
Uno dei 2 filamenti è il mi-RNA e viene incorporato nel complesso RISC Il mi-RNA riconosce un mRNA bersaglio e blocca la traduzione

48 Il meccanismo dei miRNA è alla base dell’ interferenza da RNA indotta dai siRNA (Small interfering RNA) I siRNA hanno un ruolo importante in alcuni meccanismi antivirali o di modellamento della cromatina siRNA sintetici potrebbero avere applicazioni in ricerca e clinica

49 RNA INDUCED SILENCING COMPLEX: RISC

50 Molecole di siRNA derivano da lunghe molecole di RNA bicatenario prodotte da elementi genetici normalmente silenti o estranei alla cellula (virus) RNAi perciò rappresenta un sistema di difesa contro l’invasione di elementi genetici estranei e di conservazione della stabilità del genoma

51 Degradazione RNA Gli introni sono degradati nel nucleo
Controllo qualità: eliminazione di molecole difettose di RNA miRNA e siRNA mRNA eucarioti sono degradati a velocità diverse, ulteriore meccanismo di controllo dell’espressione genica

52 I fattori generici di trascrizione sono uguali per ogni polimerasi (es RNA pol II); le proteine che regolano i geni sono diverse per ciascun gene L’interazione tra molte proteine modula la trascrizione di ogni singolo gene