Appunti di Biologia rielaborati

RNA POLIMERASI BATTERICA

oloenzimaCore (nucleo enzimatico)complesso multi proteico formato da 6 sub inità (2 alfa uguali legate a beta e beta’=complessomultimerico=nucleo dell’enzima Core). Con il legame con sigma si crea l’oloenzima.

Le sequenze canoniche sono due: Bolla ditrascrizione -------35 -10 353535

Sequenze canoniche (si leggono sul filamento senso)

• TATA box = posizionata a -10 coppie di basi rispetto al sito +1. Ricca di coppie TATAAT. Si apre ladoppia elica.
• CAAT box (non esiste negli eucarioti!)= posizionata a -35 bp. Sequenza TTGACA. Prima sequenzariconosciuta dell’oloenzima, a cui si attacca grazie a sigma. Suggerisce l’efficienza di trascrizioneall’enzima= grado + o – stretto con cui l’enzima si lega al DNA che dipende dal fatto che lasequenza CAAT box incorpori quelle determinate sequenze. Basta una coppia di nucleotidi dellaCAAT box sia cambiata che diminuisce l’efficienza della trascrizione.

Il promotore

alavorare fin dall'inizio della trascrizione, e quando il filamento ha iniziato a sintetizzarsi, laro si lega all'estremità 5'fosfato libera del messaggero. Essa viaggia su tutto il filamento del DNA e insegue la RNA polimerasi. Quando la polimerasi entra nella terminazione lapolimerasi trascrive una porzione di terminatore e l'RNA prodotto contiene unacomplementarietà interna (adenine e uracili). Quindi si ripiega a creare un uncino o loop, equesta struttura secondaria fa da terminatore dal momento che costituisce un ingombrosterico che impedisce di proseguire. Quando si ferma viene raggiunta dalla sub unità Ro che è in grado utilizzando ATP di risolvere il tratto ibrido DNA RNA (rompe legami idrogeno) e fauscire dalla bolla di trascrizione il filamento prodotto e fa cadere dal DNA l'RNA polimerasi.

b. Ro indipendente: non interviene RO e la terminazione si effettua perché nella regione delterminatore c'è una

sequenza ricca in Citosine e Guanine. Questa regione è trascritta grazie alla complementarietà interna si riforma una forcina con più legami ad idrogeno. Subito dopo c'è una sequenza di adenine trascritte in uracili che crea complementarietà. L'RNA polimerasi è bloccata dall'uncino e c'è competizione tra la forza di legame all'interno dell'uncino e quella che si genera nella regione ibrida. Il numero maggiore di legami C-G fa sì che i legami A-U (più deboli) si rompano e l'RNA è allontanato dalla bolla di trascrizione. Questo meccanismo di formazione di un loop non è presente nella trascrizione eucariotica a parte qualche eccezione, e in questi casi si tratterà di geni che devono essere trascritti moltissimo, ne servono moltissime copie. Nei procarioti la trascrizione è accoppiata alla traduzione per la mancanza di nucleo. L'RNA sintetizzato è

contemporaneamente oggetto di traduzione. 32 Nei procarioti molti geni sono policistronici cioè un unico promotore controlla tante regioni codificanti, ciascuna delle quali è tradotta in proteina. Gli operoni traducono proteine che lavorano nel medesimo contesto biologico. L'operone lattosio, per esempio, serve per produrre enzimi e metabolizzare il lattosio e galattosio. Per effetto di trascrizione dell'intero operone si crea un RNA immaturo che viene maturato per taglio, ottenendo tanti RNA maturi quante saranno le proteine necessarie.

TRASCRIZIONE EUCARIOTICA

Fondamentalmente simile ma non si parla di un'unica RNA polimerasi, ma di tre RNA polimerasi diverse: RNA polimerasi I, RNA polimerasi II, RNA polimerasi III. Esse riconoscono promotori diversi e sono diversamente sensibili ad un veleno (alfamagnetina) a cui la RNA polimerasi II è particolarmente sensibile. - L'RNA polimerasi I riconosce e trascrive geni per rRNA e 28 18 e 5.8 S, quindi lavora

La regione canonica CAAT box non ha nulla a che fare con la CAAT box procariotica. Si possono trovare un numero variabile di sequenze canoniche a monte della TATA e ciò dipende dal gene che osservo. Sono note circa 2000 sequenze canoniche eucariotiche, di cui ogni promotore ha il suo numero e il suo tipo. Queste sequenze, inclusa la TATA, sono dette elementi in cis. L'insieme di tutte le sequenze forma il promotore prossimale che spanna circa 200-300 nucleotidi. A monte del promotore prossimale molti geni hanno un promotore distale che contiene altre sequenze che regolano la trascrizione, e può essere molto più lungo. Ogni promotore genico ha le sue sequenze canoniche e sono presenti in un numero tipico del singolo gene.

L'RNA polimerasi II non è in grado di riconoscere e legare direttamente le sequenze canoniche del promotore. Ha bisogno di proteine di intermediario, dette fattori di trascrizione o elementi in trans (esterni al DNA), che si legano prima della

RNA polimerasi agisce sugli elementi in cis basandosi sull'affinità di legame con la propria sequenza canonica. L'affinità determina l'efficienza di trascrizione dell'enzima: se l'affinità è del 100% allora l'efficienza sarà elevatissima. Se l'elemento in cis cambia anche una sola coppia di permutazione, l'affinità si abbassa e di conseguenza anche l'efficienza dedotta e il numero di molecole di RNA suggerite all'enzima.

I fattori in trans si distinguono in due tipi: i fattori di trascrizioni generali (TFIID, TFIIA, TFIIE...) hanno la capacità di posizionarsi (non legarsi) in corrispondenza della TATA box. Lo fanno in modo cooperativo: se ne lega uno, in successione si legano tutti gli altri. In particolare, il primo che si lega è il TFIID perché ha la struttura adatta a legare e riconoscere il DNA, poi arrivano gli altri.

Allora la cellula non ha un grande bisogno di quel trascritto. Ma se ne trascrive tanto allora ha bisogno molto di più di questo messaggero e di questa proteina. Ciò varia in base alla cellula o in base al momento dello sviluppo. Se ho due sequenze differenzianti aumenta il numero di livelli di trascrizione possibile: solo fattori generali, fattori generali e gli altri due, un solo differenziante o l'altro (calcolo combinatorio). Man mano che aumenta il numero di sequenze canoniche diventa più fine la modulazione della trascrizione (regolazione dell'espressione genica).

La sequenza codificante è un'alternanza di regioni nucleotidiche a doppio filamento detti ESONI e altre dette INTRONI. Queste regioni sono presenti nei singoli geni e il numero di esoni e introni varia da gene a gene. Sono numerate da numeri positivi.

Esone=sequenza genica che viene trascritta e tradotta in proteina. Contiene l'informazione necessaria per costruire una

porzione della futura catena proteica.

Introne= sequenza genica che viene trascritta e non tradotta in proteina.

Termine: quando la polimerasi raggiunge il terminatore e ne trascrive le sequenze di poliadenilazione AAUAAA presente nel mRNA (quindi sul DNA corrisponde a TTATTT). E' un segnale di stop della trascrizione (anche se precedentemente ha già iniziato a rallentare la trascrizione) e poi si stacca dal DNA.

Ora interviene un enzima detto endonucleasi che taglia i legami fosfodiesterici (DNAasi o RNAasi in base a dove agisce, in questo caso RNAasi, che a sua volta sono distinte in endonucleasi (rompe un legame all'interno di un filamento) e esonucleasi (rompe l'ultimo o il primo legame fosfodiesterico=attività di erosione, accorcia le estremità)) di due nucleotidi in successione. Questo legame da rompere è identificato a valle di 15-30 nucleotidi dalla poliadenilazione.

Si genera così un RNA messaggero immaturo detto pre-mRNA o

mRNA eterogeneo nucleare (hn-mRNA). Non può uscire dal nucleo e deve essere maturato.