Concetti Chiave
- La regolazione genica è il processo che attiva o disattiva geni in risposta alle esigenze cellulari, fondamentale per il differenziamento cellulare negli embrioni.
- Negli eucarioti, la trascrizione dei geni è controllata dai fattori di trascrizione che interagiscono con sequenze del DNA chiamate enhancer e silencer.
- La regolazione genica avviene in vari momenti, tra cui la spiralizzazione del DNA, la trascrizione, la maturazione dell'mRNA e la sintesi proteica.
- L'epigenetica gioca un ruolo chiave nell'influenzare l'espressione genica modificando la sua attività senza cambiare la sequenza del DNA.
- La degradazione dell'mRNA e il controllo post-traduzionale offrono ulteriori opportunità di regolazione nell'espressione genica delle cellule eucariotiche.
In questo appunto viene descritta quella che viene chiamata come regolazione genica. Di essa viene descritto che cosa sia, come avviene la regolazione genica nei batteri, la regolazione genica nelle cellule eucariotiche, la regolazione genica infatti può avvenire dopo determinati eventi, che sono: durante quella che è la spiralizzazione del DNA nel cromosoma, durante la trascrizione, nel corso della maturazione dell'mRNA (splicing), nel corso della sintesi proteica, nel corso del passaggio dell'mRNA dal nucleo al citoplasma, nel corso dell'attivazione o il degrado della proteina sintetizzata.
Differenziamento cellulare e regolazione
Nell'embrione le cellule si dicono totipotenti, ovvero ogni cellula può dare origine a qualsiasi linea cellulare. Quando le cellule si moltiplicano per mitosi, vengono sottoposte al differenziamento cellulare, ovvero "si specializzano". Questa specializzazione avviene tramite la regolazione genica, vale a dire l'attivazione o la disattivazione di determinati geni in risposta alle esigenze della cellula o dell'organismo. In ogni cellula viene espresso un numero limitato di geni, ovvero quelle caratteristiche del proprio tessuto che utilizzano i geni per la sopravvivenza della cellula stessa.
Quali sono i meccanismi di regolazione genica?
Viene scoperta negli anni Sessanta ed è stato scoperto come in alcuni batteri, tra cui l'Escherichia coli, l'attivazione genica avvenga sempre in risposta all'ambiente.
La regolazione genica può avvenire durante questi eventi:
- A livello della spiralizzazione del DNA nel cromosoma
- Durante la trascrizione
- Durante la maturazione dell'mRNA (splicing)
- Durante la sintesi proteica
- Durante il passaggio dell'mRNA dal nucleo al citoplasma
- Durante l'attivazione o il degrado della proteina sintetizzata
per approfondimenti vedi qua: https://www.skuola.net/biologia/genetica/regolazione-espressione-genica-procarioti.html
Processi di trascrizione e traduzione
Il DNA di un gene per essere trascritto deve essere despiralizzato, ovvero deve essere "aperto" come se fosse una pergamena, in modo tale che esso possa essere "letto", in modo tale che dalle triplette di coppie di base possano essere espressi gli amminoacidi corrispondenti. L'epigenetica studia come l'ambiente influenza l'espressione o la repressione di un gene.
Ruolo dell'epigenetica e fattori di trascrizione
Negli eucarioti i geni non sono organizzati in gruppi ma ogni gene possiede il proprio promotore. La regolazione della trascrizione di un gene avviene grazie alle proteine dette fattori di trascrizione che permettono, oppure no, la trascrizione del gene legandosi a particolari sequenze del DNA dette enhancer (attivatori) o silencer (inibitori). Quando i fattori di trascrizione si legano agli attivatori, il gene viene trascritto, se invece si legano gli inibitori, il gene non viene trascritto.
per approfondimenti vedi qua: https://www.skuola.net/biologia/genetica/espressione-genica.html
Maturazione e degradazione dell'mRNA
La maturazione dell'RNAm avviene nel nucleo prima che l'mRNA venga trasferito nel citoplasma per la sintesi proteica. Consiste nell'aggiunta di un cappuccio e di una coda nella rimozione degli introni e saldatura degli esoni.
Traduzione e controllo post-traduzionale
La traduzione dell'mRNA in proteina è un'altra opportunità di regolazione per la cellula eucariota.
L'mrna può essere degradato per cui non viene tradotto in proteina. Il controllo della degradazione dell'mRNA spetta al microrna.
Anche dopo che una proteina è già stata sintetizzata, esiste un'altra possibilità di regolazione genica.
Domande da interrogazione
- Cos'è la regolazione genica e perché è importante?
- Come avviene la regolazione genica nei batteri?
- Quali sono i principali eventi in cui può avvenire la regolazione genica?
- Qual è il ruolo dei fattori di trascrizione nella regolazione genica negli eucarioti?
- In che modo l'mRNA può essere regolato dopo la sua sintesi?
La regolazione genica è il processo di attivazione o disattivazione di determinati geni in risposta alle esigenze della cellula o dell'organismo, fondamentale per il differenziamento cellulare e la specializzazione dei tessuti.
Negli batteri, come l'Escherichia coli, l'attivazione genica avviene in risposta all'ambiente, dimostrando che la regolazione genica è influenzata da fattori esterni.
La regolazione genica può avvenire durante la spiralizzazione del DNA, la trascrizione, la maturazione dell'mRNA, la sintesi proteica, il passaggio dell'mRNA dal nucleo al citoplasma e l'attivazione o il degrado della proteina sintetizzata.
I fattori di trascrizione regolano la trascrizione dei geni legandosi a sequenze del DNA chiamate enhancer e silencer, attivando o inibendo la trascrizione a seconda della loro interazione.
Dopo la sintesi, l'mRNA può essere degradato, impedendo la traduzione in proteina, e il controllo di questa degradazione è affidato ai microrna, offrendo ulteriori opportunità di regolazione genica.
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