Concetti Chiave
- L'RNA polimerasi è l'enzima responsabile della trascrizione del DNA in RNA, composto da più subunità e diverso tra procarioti ed eucarioti.
- Negli eucarioti esistono tre tipi principali di RNA polimerasi, ognuna specializzata nella trascrizione di diversi tipi di RNA, come rRNA e mRNA.
- I promotori sono sequenze di DNA che guidano l'RNA polimerasi all'inizio della trascrizione, con regioni specifiche a -35 e -10 nei batteri che facilitano il riconoscimento.
- Il legame dell'RNA polimerasi al promotore causa la denaturazione locale del DNA, creando una "bolla" di trascrizione dove avviene la copia del DNA stampo.
- Nei procarioti, la trascrizione e la traduzione sono accoppiate, mentre negli eucarioti si svolgono in compartimenti cellulari separati, rispettivamente nel nucleo e nel citoplasma.
Funzione dell'enzima RNA polimerasi
• E’ l’enzima che trascrive il DNA. E’ un complesso di più polipeptidi.
• In E. coli ne esiste una sola (tetramero di 2 subunità alfa, 1 beta e 1 beta’) che però agisce assieme a proteine accessorie (fattori sigma) che ne modificano le caratteristiche e consentono la trascrizione di geni diversi.
• Negli eucarioti ne esistono tipi diversi per geni diversi (sono sempre oloenzimi con molte subunità):
– RNA polimerasi I (Pol I, nucleolare) trascrive i geni per gli RNA ribosomiali (rRNA 28S, 18S e 5,8S).
– RNA polimerasi III (Pol III, nucleare) trascrive i geni per i tRNA e altri piccoli RNA come i 5S e degli snRNA.
– RNA polimerasi II (Pol II, nucleare) trascrive i geni che codificano per le proteine cellulari (mRNA) e per alcuni snRNA.
• La trascrizione avviene sul DNA quindi nel nucleo della cellula eucariotica
• I ribosomi sono nel citoplasma quindi negli eucarioti trascrizione e sintesi proteica sono in due diversi compartimenti cellulari.
• Nei procarioti trascrizione e traduzione sono accoppiate, cioè la sintesi proteica di un RNA parte quando l’RNA è ancora in fase di trascrizione sul DNA.
Promotori e inizio della trascrizione
A monte del sito di inizio della trascrizione è solitamente posizionato il promotore. La regione regolatrice dell'inizio della trascrizione.
+ per indicare siti dal primo nucleotide di RNA in avanti, - quando si trovano a monte.
- inizio;
- allungamento;
- terminazione.
Diversità dei promotori
I promotori sono tutti diversi dall’altro.
• L’RNA polimerasi “riconosce” sul DNA particolari sequenze dette.
promotore: in realtà più che la RNA polimerasi sono speciali fattori.
proteici aggiuntivi che si legano ai promotori reclutando poi la polimerasi.
Nei batteri ci sono regioni conservate che sono a -35 e -10.
La regione a -35 è caratterizzata da consensus TTGACAT, serve per localizzare la RNA polimerasi nei pressi del sito di inizio. Interagisce con il fattore sigma, fattore che serve per riconoscere il promotore.
La sequenza -10 ha una sequenza consensus TATAAT, ricca in AT quindi serve per denaturare il DNA e quindi l’apertura della bolla di trascrizione.
Nel sito +1 è nel 90% dei casi è una purina.
Legame e stabilità della RNA polimerasi
• La RNA polimerasi si lega al promotore e denatura localmente il DNA formando una “bolla” a livello della quale il DNA stampo viene copiato.
• L’utilizzo di un particolare promotore dipende dall’intervento di fattori trascrizionali (proteine accessorie della RNA polimerasi) sia nei procarioti che negli eucarioti.
Negli eucarioti in particolare sono indipendenti dalla RNA Polimerasi e ne esistono di moltissimi tipi, ciascuno in grado di contribuire alla “specificità” dell’azione della polimerasi.
Il legame fra RNA polimerasi e l’RNA trascritto e il DNA dura solo tre nucleotidi. La stabilità del complesso di trascrizione è data dal legame dell’RNA polimerasi con la doppia elica di DNA.
Si libera un 5’ di RNA, per questo nei procarioti viene subito trascritto.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale dell'enzima RNA polimerasi?
- Quali sono i diversi tipi di RNA polimerasi negli eucarioti e le loro funzioni?
- Come avviene la trascrizione e dove si svolge negli eucarioti?
- Qual è il ruolo dei promotori nella trascrizione?
L'enzima RNA polimerasi è responsabile della trascrizione del DNA, agendo come un complesso di più polipeptidi, e in E. coli esiste una sola forma che collabora con fattori sigma per trascrivere geni diversi.
Negli eucarioti ci sono diversi tipi di RNA polimerasi: Pol I trascrive gli RNA ribosomiali, Pol II trascrive gli mRNA e alcuni snRNA, mentre Pol III si occupa dei tRNA e di altri piccoli RNA come i 5S e snRNA.
La trascrizione avviene nel nucleo della cellula eucariotica, mentre la sintesi proteica avviene nel citoplasma, separando così i due processi in compartimenti cellulari distinti.
I promotori sono regioni regolatrici che precedono il sito di inizio della trascrizione e sono riconosciuti dalla RNA polimerasi grazie a fattori proteici aggiuntivi, con sequenze conservate che facilitano il legame e l'inizio della trascrizione.
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