Concetti Chiave
- Le cellule utilizzano la trascrizione differenziale per produrre proteine specifiche in base alla loro funzione, mentre i geni housekeeping sono sempre attivi per il metabolismo cellulare.
- L'RNA polimerasi II si lega al promotore mediante il complesso di trascrizione, attivato da proteine regolatrici che interagiscono con sequenze regolatrici.
- La regolazione dell'espressione genica avviene tramite sequenze attivatrici e silenziatori, che rispettivamente stimolano o bloccano la trascrizione, influenzando il numero di geni trascritti.
- Lo splicing alternativo permette la produzione di diverse proteine da un singolo gene, eliminando introni e alcuni esoni, come nel caso della tropomiosina.
- La degradazione delle proteine avviene mediante il legame con l'ubiquitina, portando le proteine bersaglio al proteasoma per la denaturazione e il riciclo dell'energia liberata dall'ATP.
Indice
Differenziazione dell'espressione genica
Trascrizione differenziale: le cellule hanno bisogno di differenziare la loro espressione genica per produrre proteine diverse, in base alla loro funzione.
Geni housekeeping → geni che codificano proteine essenziali per il metabolismo cellulare, quindi sono sempre prodotti.
Ruolo delle sequenze regolatrici
L’RNA polimerasi II si lega al promotore grazie al complesso di trascrizione, questo viene attivato dalle proteine regolatrici che si legano a delle sequenze regolatrici presenti a monte del promotore.
Lontano dal promotore: Sequenze attivatrici (amplificatori) → legano proteine attivatrici che stimolano l’attività del complesso di trascrizione
Silenziatori → si legano a dei repressori proteici: bloccano la trascrizione
Questi regolano il numero di geni da trascrivere.
Coordinazione e amplificazione genica
Coordinazione dell’espressione di più geni:
La regolazione di più geni contemporaneamente è possibile quando i geni hanno le stesse sequenze di regolazione pronte a legarsi alle stesse proteine regolatrici.
Esempio è la risposta al segnale di stress (siccità piante) di un organismo. Sequenza regolatrice specifica → SRE che legandosi a una proteina regolatrice stimola la sintesi di RNA.
Amplificazione genica → creare più copie di un gene con il fine di aumentare la velocità di trascrizione.
Splicing e sopravvivenza dell'mRNA
Splicing alternativo: elimina gli introni ma anche qualche esone in mezzo. Questo porta a formare diverse proteine a partire da un singolo gene (es: tropomiosina).
Tempo di sopravvivenza del mRNA→ (nei procarioti dopo pochi minuti viene demolito) negli eucarioti può sopravvivere anche dei giorni traducendo numerose copie della proteina.
Controllo della traduzione e degradazione
Modifiche chimiche→ alla sequenza che impedisce l’attacco dell’mRNA all’rRNA.
Repressori traduzionali→ si legano all’mRNA bloccando la traduzione quando ad esempio la proteina è in quantità sufficienti e vengono poi disattivati quando occorre riprenderne la sintesi.
Questi controlli possono rallentare il processo di traduzione nel caso in cui mancano dei fattori per produrre quella proteina.
Degradazione proteina→ legame tra lisina della proteina bersaglio e l’ubiquitina (proteina formata da 76 amminoacidi), poi se ne attaccano altre di ubiquitina formando il complesso poliubiquitinico. Poi si legano al proteasoma(complesso proteico). L’energia liberata dall’ATP per staccare l’ubiquitina viene riciclata e denatura la proteina bersaglio.
Virus e modifiche post-traduzionali
Alcuni virus sabotano il sistema, ad esempio il papilloma virus attacca la p53, inibitrice della divisione cellulare, segue una divisione cellulare senza controllo, ovvero il cancro.
Clivaggio→ alcune proteine devono essere modificate per poter essere attivate, ad esempio un polipeptide dopo la traduzione deve essere tagliato per poter diventare insulina.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo delle sequenze regolatrici nel processo di trascrizione?
- Come avviene la regolazione dell'espressione genica post trascrizione?
- In che modo le proteine vengono degradate dopo la traduzione?
Le sequenze regolatrici, come gli amplificatori e i silenziatori, legano rispettivamente proteine attivatrici e repressori proteici, regolando così l'attività del complesso di trascrizione e il numero di geni da trascrivere.
La regolazione post trascrizione avviene attraverso il tempo di sopravvivenza dell'mRNA, modifiche chimiche che impediscono l'attacco dell'mRNA all'rRNA, e repressori traduzionali che bloccano la traduzione quando la proteina è in quantità sufficienti.
Le proteine vengono degradate attraverso il legame con l'ubiquitina, formando un complesso poliubiquitinico che si lega al proteasoma, dove l'energia dell'ATP viene utilizzata per denaturare la proteina bersaglio.
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