Concetti Chiave
- Gli istoni, con carica positiva, si legano al DNA negativo formando il nucleosoma, essenziale per l'organizzazione del materiale genetico.
- L'acetilazione degli istoni, attivata dall'acetil-trasferasi, facilita la trascrizione del DNA staccando la doppia elica grazie alla sua carica negativa.
- La metilazione degli istoni, effettuata dalla metil-trasferasi, aumenta l'addensamento della cromatina e blocca la trascrizione, influenzando negativamente l'espressione genica.
- La regolazione epigenetica della cromatina può portare a despiralizzazione o stabilizzazione, influenzando l'attivazione dei geni senza alterare la sequenza del DNA.
- L'ereditarietà epigenetica dimostra che caratteristiche non legate al DNA possono essere trasmesse, suggerendo un meccanismo di eredità oltre il modello mendeliano.
Interazione tra istoni e DNA
Gli istoni sono carichi positivamente e siccome il DNA è carico negativamente, si crea il nucleosoma. Gli istoni hanno l’estremità finale con una carica positiva, che permette l’aggancio che blocca l’avvolgimento del DNA attorno agli 8 istoni, che formano il nucleosoma.
Processi di acetilazione e metilazione
L’acetile è un gruppo carbossilico senza H+; è quindi carico negativamente. Va ad agire con la pare positiva dell’istone e ne staccano la doppia elica. Questo processo è chiamato acetilazione e viene attivato dall’acetil-trasferasi, che fa da attivatore della trascrizione a livello della cromatina. La metil-trasferasi trasferisce i gruppi metile (solo CH3), completamente apolari, che non modificano la polarizzazione dell’istone; bloccano la trascrizione. Legandosi all’istone rendono l’addensamento della cromatina maggiore, ostacolando la trascrizione.
Regolazione epigenetica della cromatina
Si può avere una despiralizzazione della cromatina (il DNA si stacca dagli istoni e non si apre la doppia elica) o una stabilizzazione dell’impacchettamento e la cromatina non attivata. Questa regolazione si chiama regolazione epigenetica.
L’operone è il processo più generico, anche se lì la regolazione è strettamente regolata dal processo stesso, da quello che viene prodotto. In molti casi il fattore genetico non è regolato dal gene che viene espresso.
Negli istoni l’acetilazione e la metilazione hanno una prospettiva che allarga l’orizzonte dell’epigenetica, che è legata all’espressione dei geni; li modificano senza modificare la sequenza del DNA. L’idea del ‘900 è che i geni sono sequenze di DNA.
Ereditarietà epigenetica e geni
Nel momento in cui una caratteristica epigenetica viene ereditata dalla discendenza, essa eredita una caratteristica non presente prima, attraverso una struttura che in questo caso riguarda gli istoni. Mendel non aveva idea di quale fosse il livello biochimico in cui avveniva il fenomeno che determinava la regolazione delle caratteristiche. Nel ‘900 si pensa che derivi dal DNA. C’è stato una specie di meccanismo di ragionamento automatico che regolava le caratteristiche degli esseri viventi al DNA. Nel momento in cui delle caratteristiche non legate al DNA modificano delle caratteristiche della discendenza, dimostra che alcune caratteristiche ereditarie non provengono dal DNA. Lamarck non aveva quindi del tutto torto.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo degli istoni nell'interazione con il DNA?
- Come influenzano l'acetilazione e la metilazione l'espressione genica?
- In che modo l'ereditarietà epigenetica sfida le teorie tradizionali sulla genetica?
Gli istoni, carichi positivamente, interagiscono con il DNA, carico negativamente, formando il nucleosoma. Questa interazione consente al DNA di avvolgersi attorno agli 8 istoni, stabilizzando la struttura cromatinica.
L'acetilazione, attivata dall'acetil-trasferasi, stacca la doppia elica del DNA dagli istoni, favorendo la trascrizione. Al contrario, la metilazione, mediata dalla metil-trasferasi, aumenta l'addensamento della cromatina e blocca la trascrizione, senza modificare la polarizzazione degli istoni.
L'ereditarietà epigenetica dimostra che caratteristiche non legate al DNA possono essere trasmesse alla discendenza, suggerendo che non tutte le informazioni ereditarie derivano esclusivamente dal DNA, come postulato da Mendel, ma possono anche derivare da modifiche epigenetiche sugli istoni.
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