Regolazione dell’espressione genica - Riassunto

Funzione dell'RNA nelle cellule

- La parte presa dalle cellule dall’RNA è funzionale alla loro utilità;
- Esiste un filtro che decide cosa e quando utilizzare un’informazione o per quanto a lungo: regolazione genica;
- La concentrazione cellulare di una proteina è determinata da un bilanciamento di alcuni processi:

1. rimodellamento della cromatina (dna associata a proteine nella cellula);

2. trascrizione: un tratto di DNA viene copiato per produrre una piccola quantità di RNA messaggero;

3. modificazioni post-trascrizionali dell’RNA messaggero;

4. degradazione dell’RNA messaggero: il tempo di esistenza dell’RNA messaggero;

5. sintesi di traduzione:

Attività cellulare e geni

- Tutte le cellule possiedono numerosissimi geni che però non vengono mai espressi contemporaneamente

- Nel DNA c'è un'informazione che crea proteine che danno indicazione su cosa una cellula può fare o meno;

- Ogni cellula svolge la sua attività in modo economico e coordinato;
- Escherichia coli utilizza di solito il glucosio ma in mancanza è in grado di utilizzare il lattosio per regolare l’espressione genica;

- La regolazione avviene a livello della trascrizione, vengono trascritti in mRNA solo i frammenti di DNA corrispondenti alle sequenze geniche che devono essere trasformate in proteine;

- La regolazione è controllata da specifiche proteine di regolazione codificate da geni regolatori;

- La proteina di regolazione può agire in due modi:

* come repressore, bloccando la trascrizione del gene;

* come attivatore, facilitando l’attacco dell’RNA polimerasi al promotore e facilitando la trascrizione.

Operoni e regolazione genica

- Alcuni procarioti (batteri) e virus all’interno di un’unità di trascrizione possono avere più di un gene e le unità di trascrizione si chiama operone;

- Gli operoni hanno una struttura di base:

* promotore: sito di attacco dell’RNA polimerasi;

* operatore: segue il promotore ed è una breve sequenza di basi a cui si legga la proteina repressore;

* uno o più geni strutturali: geni che codificano per specifiche proteine.

- si dividono anche il modo in cui si attivano:

* inducibili:normalmente non sono espressi,l a presenza di una certa sostanza (induttore) li fa entrare in funzione inattivando il repressore. In un operone inducibile il repressore è legato all’operone impedendo all’RNA polimerasi di legarsi al promotore. esempio: in assenza di lattosio l’operone non funziona poiché c'è una molecola che lo blocca (repressore) e ne impedisce la trascrizione Operone Lac: pezzo di DNA che contiene l’unità trascrizionale utile a metabolizzare il lattosio in Escherichia coli affinché, se presente, l’RNA polimerasi possa legarsi al promotore e trascrivere i geni in blocco.

* reprimibili: solitamente sono espressi, la presenza di una certa stanza li fa fermare, il repressore è normalmente inattivo quindi l’operone viene trascritto regolarmente; L’operone-trp per esempio codifica gli enzimi che si occupano della sintesi dell’amminoacido triptofano in Escherichia coli. In assenza di questo amminoacido l’operone è attivo e i geni degli enzimi necessari per la sintesi dell’amminoacido vengono trascritti. Quando il triptofano è presente gli enzimi che lo sintetizzano non sono necessari e quindi la produzione cessa bruscamente.