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05 trascrizione
- 1. Capitolo 5 Espressione genica: la trascrizione Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A http://http://www.guidobarbujani.it/index.php/1-genetica
- 2. Domande 5 Come avviene la sintesi proteica? Quanti e quali tipi di RNA sono presenti nella cellula? Come viene sintetizzata la catena di RNA? Ci sono differenza fra procarioti ed Eucarioti? Cosa succede ad una molecola di RNA eucariote prima di uscire nel citoplasma? Come 竪 fatto un gene eucariote?
- 3. Figura 5.9 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Cellula pro- ed Eu-cariote
- 5. LRNA 竪 chimicamente simile al DNA, ma: E a filamento singolo, non a doppia elica Contiene ribosio, non desossiribosio Oltre ad adenina, citosina e guanina, contiene non timina, ma uracile Perci嘆: Vale il principio della complementariet delle basi: la molecola di RNA viene sintetizzata sulla base di un tratto di DNA Esistono geni che codificano per proteine; dalla loro trascrizione origina lRNAm; esistono geni che codificano per RNAt e lRNAr.
- 6. Figura 5.1 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A
- 7. Schema della trascrizione Nei procarioti, ununica proteina complessa, lRNA polimerasi o RNA P, catalizza la trascrizione In E. coli, RNA P 竪 costituita da 2 subunit 留, 2 subunit 硫 e una subunit . La subunit pu嘆 dissociarsi, separandosi dal core o nucleo dellenzima. Diversi fattori indirizzano la RNA P verso geni diversi. . Schematicamente, tre fasi: 1. Inizio. I siti del DNA che contengono i segnali dinizio della trascrizione si chiamano promotori. La subunit riconosce una regione del promotore, a cui si attacca. La doppia elica si denatura e si stacca dal core della RNA P
- 8. Da: http://www.pingrysmartteam.com/models.htm: RNA P dei pprocarioti. La subunit 竪 in arancione
- 9. Da: http://www.pingrysmartteam.com/models.htm: Il core della RNA P e la subunit
- 10. Da: http://www.pingrysmartteam.com/models.htm: subunit a contatto col DNA
- 11. Schema della trascrizione 2. Allungamento. Il core della RNA P comincia a scorrere lungo lelica senso del DNA; ribonucleotidi trifosfati vengono legati allestremit 3 libera della catena; lenergia di legame proviene dalla rottura dei legami fosforici. 3. Terminazione. Sequenze di terminazione, o terminatori, sono presenti alla fine di ogni messaggero. In certi casi una proteina, fattore , li riconosce, vi si lega e provoca il distacco dellRNAm. In altri casi 竪 la RNA P stessa che li riconosce e si stacca
- 12. Figura 5.3 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Quindi, schematicamente, un gene comprende:
- 13. Figura 5.2 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Come la replicazione, la trascrizione procede allungando la nuova elica in direzione 5-3
- 14. Il promotore 竪 la regione non trascritta essenziale per il corretto accoppiamento fra elica stampo e RNA P
- 15. Promotori in vari geni di E. coli: TATA box e regione 35 (sequenze consenso) La proteina trova il TATA box e posiziona la RNA P al sito dinizio
- 16. In realt, non tutti i geni hanno il TATA box (INR = Initiator element)
- 17. Figura 5.4 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Trascrizione in E. coli: inizio ed allungamento
- 18. Figura 5.5 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Trascrizione in E. coli: terminazione Inverted repeats
- 19. Negli Eucarioti le cose si complicano
- 20. Oltre a promotore e RNA P, ci sono: 1. Enhancers: regioni del DNA in 5 che attivano la trascrizione 2. Silencers: regioni del DNA in 5 che reprimono la trascrizione 3. Repressori: proteine che, stabilendo contatti con i silencers, reprimono la trascrizione 4. Attivatori: proteine che, stabilendo contatti con gli enhancers, attivano la trascrizione 5. Fattori di trascrizione: proteine che si legano al promotore, favorendone il contatto con la RNA P
- 21. Le RNA polimerasi Nei procarioti, una sola RNA P si occupa della trascrizione di tutti i geni Negli Eucarioti, diverse RNA P catalizzano la sintesi di: 1. mRNA, che in seguito verr tradotto in polipeptide (RNA P II) 2. rRNA, in segmenti di varie lunghezze che alla fine si aggregano a formare ribosomi (RNA P I) 3. tRNA, che riconoscono la sequenza dellmRNA e allineano gli amminoacidi corrispondenti (RNA P III) Ridondanza genica per RNA P I e RNA P III.
- 22. Figura 5.6 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A LRNA polimerasi II (RNA p II) del lievito
- 23. Figura 5.7 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Il complesso di inizio della trascrizione comprende diversi fattori di trascrizione (TFIIA TFIIH)
- 24. I fattori di trascrizione possono essere generali o specifici, e si dispongono in successione sul promotore
- 25. Ci sono proteine che favoriscono ripiegamenti del DNA che mettono a contatto col complesso di inizio della trascrizione le regioni a monte del gene
- 26. Schema generale di mRNA al termine della trascrizione (Eu- e pro-carioti) AUG UGA Sequenza leader Sequenza codificante Sequenza terminale (non tradotta) (non tradotta) 5 3
- 27. Figura 5.10 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A 1. Il cap in 5 Allestremit 5 del messaggero eucariote viene aggiunto un cap (cappuccio) formato da una G e due gruppi CH3.
- 28. Figura 5.11 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A 2. Il poli(A) in 3 Allestremit 3 del messaggero eucariote viene aggiunta una serie di A, o poli(A).
- 29. Lesperimento di Chambon Scopo: isolare un gene Problema: avere tante copie dello stesso tratto di DNA Metodo: isolare un mRNA, copiarlo con una trascrittasi inversa: cDNA. mRNA in una cellula Eucariotica specializzata e non specializzata
- 30. Lesperimento di Chambon: ibridazione mRNA-DNA 1. mRNA prelevato dal citoplasma 2. cDNA 3. Anse nellibrido mRNA-DNA 4. Il gene dellovalbumina 竪 interrotto da introni
- 32. Il gene dellovalbumina e la maturazione (splicing) del suo messaggero
- 33. Maturazione o splicing del messaggero Aggiunta di un cappuccio (G e 2 gruppi metilici) in 5 (capping) Rimozione enzimatica degli introni Poliadenilazione in 3 (aggiunta di poliA, 10-30 basi a valle della sequenza-consenso AAUAAA).
- 34. Figura 5.12 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Maturazione o splicing del messaggero
- 35. Meccanismo della rimozione di un introne nei complessi di splicing N=qualunque base R=purina Y=pirimidina
- 36. Maturazione (splicing) del messaggero: in una fase transitoria, unAdenina forma tre legami fosfodiesterei
- 37. Splicing alternativi: un gene fa tante proteine
- 38. Splicing alternativi: 留-tropomiosina (ratto) esoni costanti
- 39. Evoluzione degli introni: due ipotesi Precoce Gli introni erano una caratteristica essenziale dei primi organismi. La loro assenza nei batteri sarebbe dovuta ai tempi pi湛 brevi di divisione cellulare, e dunque al maggior numero di generazioni durante le quali il genoma batterico si 竪 evoluto, perdendo (quasi) tutti gli introni ancestrali. Tardiva Gli introni non erano presenti nei primi organismi. Sarebbero arrivati di recente negli Eucarioti, nel corso dellaumento di complessit che ha creato la necessit di sviluppare meccanismi di controllo coordinato dellespressione genica.
- 41. Editing del messaggero Inserzione o delezione post-trascrizionale di nucleotidi, conversione chimica di una base in unaltra Nel nucleo, nel citosol, nei mitocondri e nei cloroplasti Risultato: Il messaggero maturo ha una sequenza di basi che non corrisponde esattamente a quella del DNA che la codifica Dove si osserva: in Tripanosoma; nei genomi mitocondriale e plastidiale di molte piante superiori; nei Mammiferi, in vari tessuti dove sono possibili splicing alternativi
- 42. Figura 5.15 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Editing del messaggero Inserzione o delezione di nucleotidi, conversione di una base in unaltra NellmRNA per il gene mitocondriale citocromo ossidasi III di Tripanosoma brucei (TB) vengono inseriti degli U Cf=Crithridia fasciculata, Lt=Leishmania tarentolae
- 43. A G C T G C T T C G G A DNA U C G A C G A A G C C U mRNA trascritto A G C U A A G C U A A A U C G G A RNA guida RNA guida U C G A C G A A G C C U mRNA trascritto U C G A U U C G A U U U A G C C U mRNA post editing Lediting del messaggero in Tripanosoma richiede un RNA guida, trascritto da un altro gene nel genoma mitocondriale
- 44. Trascrizione ai geni per lRNA in Eucarioti: unit di trascrizione, ridondanza genica 1250 serie di geni Maturazione
- 45. tRNA: basi modificate, regioni funzionali
- 47. Riassunto 05 Il DNA viene trascritto in una molecola di RNAm Il messaggero viene tradotto in un peptide Nei procarioti una sola RNA P catalizza la trascrizione, negli Eucarioti intervengono diverse RNA P specializzate in mRNA, rRNA e tRNA Sequenze particolari segnalano i punti di inizio e termine di trascrizione e traduzione Molti geni eucarioti sono interrotti da sequenze trascritte ma non tradotte: introni. Le parti tradotte prendono il nome di esoni Negli Eucarioti il trascritto iniziale matura attraverso leliminazione degli introni e altre modifiche biochimiche. Sia in Eucarioti che in procarioti, gli rRNA e tRNA subiscono un processo di maturazione