Appunti di Biologia

LA TRASCRIZIONE DEL DNA IN RNA

Il processo di trascrizione del DNA in RNA si svolge in modo analogo alla replicazione, con

alcune importanti differenze. Questo processo è catalizzato dall'enzima RNA polimerasi DNA-

dipendente, un complesso enzimatico simile alla DNA polimerasi DNA-dipendente per molti

aspetti, quali il fatto che la sua azione dipende dalla presenza di un filamento stampo di DNA.

Mentre nel caso della replicazione del DNA il processo si svolge sull'intera molecola del DNA, il

processo della trascrizione è invece di tipo locale limitato a una sequenza nucleotidica più o

meno lunga, comunemente indicata con il termine di gene. Il termine gene indica uno specifico

segmento cromosomico trascritto. Un gene strutturale ha una sequenza nucleotidica che

codifica la sequenza amminoacidica che costituisce la struttura primaria di una proteina. Un

gene strutturale comprende tipicamente una data sequenza nucleotidica codificante per una

proteina e delle seguenze nucleotidiche regolative del gene, in genere disposte a monte. Le

sequenze regolative più vicine all'inizio della sequenza codificante del gene sono in genere

indicate con il termine di promotore del gene stesso; la sequenza codificante il più delle volte

presenta a valle una particolare sequenza nucleotidica detta il sito di poliadeninazione, che

servirà da punto di attacco di una coda di poliadedine durante il processo della maturazione

dell' RNA messaggero. I nostri cromosomi portano un numero di geni pari a circa 30.000,

caratterizzati da corte seguenze nucleotidiche situate nella loro regione regolativa. Tali

seguenze, detti elementi genici, sono riconosciute da proteine aventi la funzione di regolatori

della trascrizione. Queste proteine, dette fattori di trascrizione, regolano i processi della sintesi

delle molecole di RNA. Quando la cellula ha bisogno di un particolare proteina, si attiva la

trascrizione del gene che la codifica. I fattori di trascrizione di quel gene si posizionano sul

promotore riconoscendone le seguenze nucleotidiche e permettendo all'RNA polimerasi di dare

inizio alla trascrizione. Il processo della trascrizione è suddiviso nelle tre fasi di inizio,

allungamento e terminazione.

1. → La fase di inizio: tale fase è preceduta dal legame dei fattori di trascrizione al DNA in

corrispondenza delle seguenze nucleotidiche che segnalano la presenza di un promotore

genico. Il legame sequenziale di fattori permette il reclutamento dell'RNA polimerasi, che

può così legarsi al DNA e con l'intervento di ulteriori fattori, causare una denaturazione

locale della doppia elica, dando inizio alla sintesi di una catena di RNA. Una sequenza

nucleotidica specifica accuratamente il sito di inizio della trascrizione, cioè il punto del gene

nel quale deve iniziare la polimerizzazione della catena di RNA . Poiché i due filamenti del

DNA sono tra loro complementari uno solo di essi funge da stampo.

2. → La fase di allungamento: l'RNA polimerasi si libera dei fattori di trascrizione e

progressivamente scorre lungo il filamento di DNA stampo, via via unendo all'estremità 3'

del filamento di RNA neosintetizzato i ribonucleotidi trifosfato complementari alle basi

azotate del filamento stampo. La RNA polimerasi percorre il filamento stampo in direzione

3'→ 5' e sintetizza un filamento di RNA che invece si accresce in direzione 5'→ 3'. Man

mano che l'RNA polimerasi avanza sul filamento stampo e che da essa si allunga la coda

della catena nascente di RNA, il DNA si denatura sul fronte di avanzamento dell'enzima in

richiude dietro di esso, ristabilendo la normale configurazione a doppia elica.

→ La fase di terminazione: l'allungamento della catena prosegue finché l'RNA polimerasi

3. incontra una sequenza nucleotidica chiamata il sito di terminazione che segna la fine del

gene. La sintesi della molecola di RNA è ormai completata e il complesso del filamento

stampo con l'RNA polimerasi e la catena nascente di RNA si disassembla, liberando le sue

componenti. Il DNA si rinatura completamente e a sua volta l'RNA polimerasi diviene

disponibile per effettuare un nuovo ciclo di trascrizione; l'RNA sintetizzato, detto il trascritto

primario, va incontro nel nucleo ad una serie di trasformazioni che porteranno alla sua

maturazione.

lezione 19-10

CROMOSOMA: dna contenente geni.

Il singolo gene serve per fare le proteine, trasferire l'informazione del DNA presente nel nucleo e

creare la proteina specifica per il gene specifico. Questo trasferimento dell'espressione genica

necessita un cambio di linguaggio (nucleotidico-amminoacidico) e ci viene incontro l'RNA cioè

una copia di DNA che pero puo uscire dal nucleo dove avverrà il cambio del linguaggio. Gli

omologhi portano gli stessi geni quindi saranno in grado di fare le stesse proteine; essi hanno gli

stessi locus cioè la posizione dei geni. Sono omologhi e non identici perchè spesso portano

gli stessi geni nello stesso punto ma lo stesso gene può avere informazioni diverse cioè diversi

ALLELI.

TRASCRIZIONE

PCR: reazione a catena della polimerasi, inventata da Kary Mullis

Se voglio capire la funzione di un gene in laboratorio devo avere tantissime copie di questi geni

e per farlo sfrutto la dna polimerasi per fare tantissime copie. Nel tubo andrò a mettere tutti e 4

i nucleotidi per formare lo stampo cioe il gene che posso considerare come un foglio; poi, la

fotocopiatrice sarà la dna polimerasi che però non sa fare innesci e primer;. Questi ultimi è

possibile realizzarli in laboratorio. Per denaturare e aprire le eliche è sufficiente alzare la

temperatura, successivamento la abbasso per far creare legami idrogeno tra le basi libere con

quelle già presenti sul filamento e poi la polimerasi conclude il lavoro.

Trascrizione fedele di una sola elica di DNA perchè l'RNA è a singolo filamento, quindi avremo

solo 1 copia e non 2. Nell'RNA al posto della timina c'è l'uracile.

LE DIFFERENZE TRA DNA E RNA

DNA RNA

Desossiribosio Ribosio

nel nucleo nel nucleo e nel

citoplasma

A, T, C, G A, U, C, G

GENE: è un tratto di DNA che contiene l'informazione ereditaria; i geni mettono la cellula in

grado di sintetizzare le proteine; Il DNA non partecipa direttamente alla costruzione delle

proteine ma solo dopo che la sua informazione è trasferita a molecole intermedie di RNA

attraverso il processo della trascrizione. Il tratto di DNA utilizzato per la trascrizione ha un

inizio che serve per capire dove iniziare la trascrizione (se non capisce dove è l'inizio magari

sbaglia gene da trascrivere), mentre il segnale di fine serve perchè devo trascrivere solo quel

gene e non altro. Il sito di inizio serve solo a far capire dove si deve agganciare l'RNA

polimerasi perchè da sola non capisce da dove iniziare il lavoro di trascrizione. A differenza

della duplicazione, la trascrizione agisce solo su un tratto di un singolo filamento e avrò un

RNA messaggero che rappresenterà una trascrizione fedele del tratto di DNA. L'enzima

principale per fare questo processo è la RNA polimerasi (che crea un filamento di RNA) DNA

dipendente (cioè legge il DNA e mette le basi).

I TRE TIPI DI RNA TRASCRITTI

1. mRNA o RNA messaggero , che porta una copia delle informazioni di un tratto di DNA ai

ribosomi

tRNA o RNA trasfer , che porta gli amminoacidi ai ribosomi e li colloca nella corretta

2. posizione

3. rRNA o RNA ribosomiale , che entra a far parte dei ribosomi e permette la sintesi proteica.

Ha una funzione strutturale serve a creare il ribosoma e a permettere la sintesi proteica.

→ come inizia la trascrizione? La presenza di geni lungo il DNA è identificata da fattori proteici

che riconoscono particolari regioni igieniche dette promotori . Per iniziare la trascrizione, si

deve accendere il promotore del gene che sto trascrivendo e, successivamento, arrivano i

fattori di trascrizione che si legamo al promotore; in seguito si lega anche la RNA polimerasi

e inizia la trascrizione. Alla fine di ogni gene troviamo siti di terminazione che vengono

riconosciuti dalla RNA polimerasi e si stacca.

PROMOTORE:

sequenza situata immediatamente a monte del sito di inizio della trascrizione

1. consente l'attacco dell'RNA polimerasi e di altri fattori che facilitano l'inizio della

2. trascrizione

il sito di attacco dell'RNA polimerasi è sull'elica stampo

3.

lezione 20-10

La trascrizione genera un pre-mRNA più lungo di quello che serve quindi deve essere

sottoposto a dei processi di maturazione :

Capping: la modificazione dell'estremità 5' del trascritto destinato a diventare mRNA,

1. mediante l'aggiunta di un nucleotide contenente una guanina metilata . Si forma dunque

una sorta di cappuccio necessario per far riconoscere il ribosoma al messaggero. Il capping

avviene generalmente durante lo stesso processo di trascrizione e la presenza del

cappuccio aumenta la stabilità dell'mRNA maturo ed è importante per l'inizio della sua

traduzione.

2. Modifica al 3' : si aggiungono tantissime adedine e si forma quella che chiameremo coda;

questa è una modifica importante perchè questa sequenza viene riconosciuta come adatta

per uscire dal nucleo e per proteggere questo messaggero che essendo una singola elica è

molto fragile.

SINTESI: al pre mRNA devo aggiungere un cappuccio e una coda che gli servono per

riconoscere il ribosoma, per uscire dal nucleo e per arrivare intatto.

3. Splicing: ELIMINAZIONE DI INTRONI: sono delle senquenze dell'RNA non codificanti che

vanno quindi eliminate. Il gene è un alternanza di introne e esone, gli esoni sono quelli

determinanti per fare la proteina; nel processo di maturazione rimuovo gli introni e unisco

insieme gli esoni e quindi potrò chiamarlo mRNA perchè è maturo cioè più corto di quello

di partenza. Questo processo si chiama splicing cioè taglia e cuci e, se non fa questo

processo non può uscire dal nucleo.

splicing semplice: rimozione di introni e cucitura di esoni

→ il vero significato dello splicing è creare variabilità genetica :

splicing alternativo: rimozione degli introni ma posso anche decidere di eliminare degli esoni ;

questo è molto importante per la varietà genetica perchè si creano dei messaggeri diversi cioè

proteine isoforme, dunque differenti.

PROTEINA-A 1-2-3

PROTEINA-B 1-2-4

SIGNIFICATO DEGLI INTRONI

Gli introni hanno comunque un ruolo fondamentale anche se essi vengono eliminati nel

processo di splicing. Se nel DNA arrivano delle mutazioni, spesso non coinvolgono il gene

proprio perchè vanno a finire negli introni che sono come delle spugne, assorbono le mutazioni

e