Concetti Chiave
- La trascrizione differenziale permette l'espressione di geni specifici solo quando necessario, distinguendo tra geni costitutivi e regolatori.
- Nei geni eucariotici, sequenze regolatrici come promotori, amplificatori e silenziatori influenzano l'attivazione o l'inibizione della trascrizione genica.
- La regolazione simultanea di più geni in eucarioti è possibile solo se condividono sequenze regolatorie comuni.
- Lo splicing alternativo consente la produzione di diverse proteine da un singolo gene, variando la combinazione di esoni rimossi dal pre-mRNA.
- Questo processo di splicing alternativo è essenziale per generare diversità proteica a partire da un unico gene.
Indice
Regolazione genica e geni domestici
Il secondo livello di regolazione dell’espressione genica corrisponde alla trascrizione differenziale dei geni. Infatti, i cosiddetti geni domestici o housekeeping (ovvero quei geni che codificano proteine coinvolte in processi metabolici necessari a ogni cellula, come gli enzimi della glicolisi) vengono trascritti da tutte le cellule del corpo. Tuttavia, oltre ai geni domestici, detti anche geni costitutivi o strutturali, esistono anche alcuni geni specifici che si esprimono solo quando la loro funzione è richiesta, detti geni regolatori. Questo è il motivo per cui, le cellule del cervello trascrivono geni specifici delle proteine encefaliche e non trascrivono, ad esempio, i geni che codificano le proteine caratteristiche del muscolo, del sangue, del tessuto osseo o di altri tipi di cellule specializzate dell’organismo.
Sequenze regolatrici e amplificatrici
Negli eucarioti, inoltre, precedono il promotore altre due sequenze regolatrici del DNA, a cui si legano proteine regolatrici (regolatori) che hanno il compito di legarsi al complesso di trascrizione e attivarlo. Più lontano si trovano invece le sequenze amplificatrici, che legano proteine attivatrici (attivatori) con il compito di stimolare ulteriormente l’attività del complesso di trascrizione (amplificazione genica). Sono presenti, infine, anche i cosiddetti silenziatori che hanno un effetto opposto a quello delle sequenze amplificatrici: arrestano la trascrizione legandosi a specifiche proteine, dette repressori.
Dal momento che negli eucarioti i geni non sono tutti raggruppati in un unico operone come nei procarioti, la regolazione simultanea di più geni può avvenire solo se i diversi geni contengono le stesse sequenze di regolazione, pronte a legarsi alle medesime proteine regolatrici.
Splicing alternativo e diversità proteica
L’espressione di un gene può essere regolata anche subito dopo che il gene è stato trascritto, attraverso lo splicing dell’RNA. Ma se da un pre-mRNA vengono rimossi in maniera selettiva specifici esoni, si arriva alla sintesi di proteine diverse, in base all’mRNA prodotto in seguito a questa rimozione. Questo processo prende il nome di splicing alternativo, messo a punto appositamente per generare una famiglia di proteine diverse a partire da un singolo gene.
Domande da interrogazione
- Che cosa sono i geni domestici e come si differenziano dai geni regolatori?
- Qual è il ruolo delle sequenze regolatrici e delle proteine ad esse associate nella trascrizione genica?
- In che modo lo splicing alternativo contribuisce alla diversità proteica?
I geni domestici, o housekeeping, sono quelli che codificano proteine necessarie per processi metabolici in tutte le cellule, mentre i geni regolatori si esprimono solo quando la loro funzione è richiesta.
Le sequenze regolatrici, come promotori, amplificatori e silenziatori, legano proteine regolatrici che attivano o inibiscono la trascrizione genica, modulando l'espressione dei geni.
Lo splicing alternativo permette la rimozione selettiva di esoni da un pre-mRNA, portando alla sintesi di proteine diverse da un singolo gene, aumentando così la diversità proteica.
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