Concetti Chiave
- I geni domestici, o housekeeping, sono trascritti da tutte le cellule e codificano proteine essenziali per processi metabolici fondamentali.
- I geni regolatori si attivano solo quando necessario, consentendo alle cellule di esprimere proteine specifiche in base alla loro funzione e tipo.
- Negli eucarioti, sequenze regolatrici e amplificatrici interagiscono con proteine regolatrici per attivare o inibire il complesso di trascrizione genica.
- La regolazione simultanea di più geni negli eucarioti avviene quando condividono le stesse sequenze di regolazione, a differenza dei procarioti.
- Lo splicing alternativo consente la produzione di diverse proteine da un singolo gene, aumentando così la diversità proteica nell'organismo.
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
- Qual è la differenza tra geni domestici e geni regolatori?
- Come avviene la regolazione dell'espressione genica negli eucarioti?
- Che cos'è lo splicing alternativo e quale ruolo ha nella diversità proteica?
I geni domestici, o housekeeping, sono trascritti da tutte le cellule e codificano proteine necessarie a processi metabolici fondamentali, mentre i geni regolatori si esprimono solo quando la loro funzione è richiesta, come nel caso delle cellule del cervello che trascrivono geni specifici per le proteine encefaliche.
Negli eucarioti, la regolazione dell'espressione genica avviene attraverso sequenze regolatrici che si legano a proteine regolatrici, sequenze amplificatrici che stimolano l'attività del complesso di trascrizione e silenziatori che ne arrestano la trascrizione, permettendo una regolazione complessa e specifica.
Lo splicing alternativo è un processo che consente di rimuovere selettivamente specifici esoni da un pre-mRNA, generando diverse proteine a partire da un singolo gene, contribuendo così alla diversità proteica all'interno di un organismo.
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