Processo dal DNA all'RNA

RNA.Il flusso dell'espressione genica è paragonabile ad una piramide

per cui un gene può trascrivere tanti RNA messaggeri e ciascun RNA messaggero può tradurre tante proteine.

RNA polimerasi III, deputata alla trascrizione di geni di classe III, che codificano per l'RNA ribosomiale 5 S, per RNA transfer e per i rimanenti snRNA. Il numero di geni disponibili per la trascrizione corrisponde al numero di trascritti possibili, che sono il prodotto finale.

Sapendo che vengono trascritti da RNA polimerasi diverse, i promotori di queste classi di geni sono diversi.

promotore della RNA polimerasi II, è molto complesso ed è situato a monte

promotore della RNA polimerasi I, è situato a monte del punto +1 della trascrizione

promotore della RNA polimerasi III, è all'interno del gene

Nel citoplasma di una cellula eucariotica sono presenti molti ribosomi, e in ciascun ribosoma sono presenti un RNA ribosomiale 28S, un 18S, un

5.8S e un 5S, che devono essere prodotti. Un gene può essere trascritto più volte, però considerando l'ingombro sterico e la velocità del processo di trascrizione, sono necessari più geni che possano essere trascritti contemporaneamente per produrre tutti gli RNA ribosomiali necessari.

I geni eucariotici sono molto più grandi dei geni procariotici. Non sono così affollati, anzi, i geni sono molto distanziati tra di loro. Per questo non hanno bisogno di formare unità policistroniche, ma per la maggior parte hanno un proprio promotore e un proprio terminatore.

L'informazione genetica che si trova tra promotore e terminatore è discontinua, formata da regioni codificanti (esoni) e regioni non codificanti (introni).

Geni di classe II

Sui geni di classe II sono presenti la TATA box (posizione -25), la CAAT box (posizione -80) e la GC box (posizione - 100). Tali segnali, singolarmente o mescolati con altri, servono ad indirizzare

la RNA polimerasiin questa regione, così che questa possa cominciare a copiare dal punto +1

Il primo segmento ad essere trascritto è detto segmento 5’ non tradotto dell’RNA, nonché 5’UTR(untranslated region), che viene appunto trascritto, ma non tradotto. Di seguito a questo si trova il primocodone, ovvero la tripletta AUG, che sarà il punto di inizio della traduzione dell’esone cui essa appartiene.

A questo punto si troveranno porzioni introniche ed esoniche alternate tra loro, che termineranno con lapresenza di un codone di stop (UAA, UGA, UAG), che serve a bloccare la traduzione. Il gene termina poicon la sequenza 3’ UTR, che dà il segnale per la terminazione della trascrizione e compie delle modifichenella regione 3’ dell’RNA messaggero, per renderlo più stabile.

Il promotore è molto più complesso rispetto a quello dei procarioti e può presentare vari elementi. Questipermettono

l'attività trascrizionale in determinate condizioni. Il complesso TFIID, composto dalla proteina TATA binding protein (TBP) e da altri fattori di trascrizione, si lega alla TATA box nel promotore core. La TATA box è una sequenza di nucleotidi che funge da sito di legame per la TBP. Il core del promotore eucariotico, che si trova subito prima della regione di inizio della trascrizione, è lungo circa 60 nucleotidi e può contenere anche la sequenza BRE, riconosciuta dal fattore di trascrizione TFIIB, e l'INR, l'iniziatore. Oltre il punto +1, possono essere presenti altre sequenze come DCE e DPE, che sono importanti per i processi di regolazione. Queste sequenze servono per legare una serie di fattori proteici chiamati fattori di trascrizione. Alcuni di questi fattori sono ubiquitari, ovvero uguali per tutti i trascritti e sempre necessari per l'attività della RNA polimerasi II, mentre altri sono specifici e rafforzano l'attività trascrizionale in determinate condizioni.Il complesso in modo che lo possa trascrivere con efficienza. Questa è la funzione che nei procarioti spetta al fattore sigma. Nella regione in cui si attaccano tutti i fattori si forma un grosso complesso, dove la RNA polimerasi II può cominciare la sua trascrizione. Oltre a queste sequenze esistono altri fattori che possono essere invece anche molto lontani, sia a monte che a valle. Infatti la conformazione non lineare del DNA permette che tali sequenze di controllo con i propri fattori, seppur lontane, tramite il ripiegamento del doppio filamento, siano facilitate ad entrare in contatto con il complesso dei fattori più vicini al gene, andando a facilitare maggiormente la sua trascrizione. I fattori generali di trascrizione hanno importanza fondamentale nell'allestimento del complesso. Una volta che TFIID, grazie alla tata binding protein, prende contatto con le prime sequenze del promotore, arrivano altri fattori di trascrizione, in particolare TFIIA e TFIIB, cheper interazione proteina-proteina debolipermettono la formazione di grappoli di proteine, che determinano la formazione del complesso.Si forma quindi una prima zattera grazie a cui la RNA polimerasi, accompagnata da TFIIF, potrà interagirecon il DNA nella giusta posizione. L'interazione con gli ultimi fattori è ATP dipendente.Per attivare la trascrizione nel genoma degli eucarioti complessi quindi è necessario avere sia dei fattori ditrascrizione basale, che di una serie di fattori di rimodellamento della cromatina, in grado di aprire leregioni eucromatiche per renderla disponibile a questi composti.I fattori di rimodellamento della cromatina possono anche riconoscere sequenze, come i promotori diSTARIO o NAMSER, lontane anche migliaia di basi dal gene stesso che deve essere trascritto, esequenze, che servono per assemblare il complesso mediatore.Il complesso mediatore è estremamente importante e presente da molto tempo. Il ruolo che le

Le proteine svolgono tutte insieme un ruolo fondamentale, sebbene nel tempo possano essersi evolute. Il lievito è la prima cellula eucariotica nella linea evolutiva. Il suo ruolo è regolare la trascrizione, indicando all'RNA polimerasi II dove e quando iniziare la trascrizione.

Il complesso di inizio è dunque formato da:

• fattori trascrizionali generali, GTF
• complesso mediatore
• RNA polimerasi II

Maturazione del Trascritto negli Eucarioti

Per iniziare la trascrizione, la RNA polimerasi deve compiere attività elicasica, così da aprire all'interno della proteina la doppia elica. L'elicasi rompe questi legami grazie all'energia dell'ATP. Subito dopo avviene una prima specifica fosforilazione del dominio C terminale della polimerasi stessa, ovvero della sua coda. La coda è composta da una serie di sette amminoacidi che si ripetono, e la fosforilazione avviene su tutte le serine in posizione cinque di questa serie.

Questa fosforilazione determina poi il disassemblamento della RNA polimerasi dai fattori generali di trascrizione, che l'avevano posizionata correttamente nella regione di inizio. La RNA polimerasi così libera dal promotore può cominciare a scorrere, a leggere e a trascrivere. Non avendo, però, più i fattori trascrizionali generali che la trattengono ed essendo attaccata solo attraverso delle interazioni DNA-proteina, ha bisogno di uno stabilizzatore. Infatti, vista la lunghezza del genoma, un complesso polimerasico impiegherebbe anche 20 ore per arrivare alla fine, come succede nel caso del pre-mRNA della distrofina, lungo circa 2400 kilobasi. La fase di allungamento e di maturazione dell'RNA avvengono contemporaneamente, perché la maturazione avviene grazie a dei segnali che partono dalla RNA polimerasi II. Non appena comincia l'allungamento, si forma il 5' dell'RNA nascente, poiché la direzione trascrizionale.

è5’-3’.Non appena il 5’ esce dal core della RNA polimerasi esso verrà modificato con la formazione di uncappuccio (5’ cap), grazie all’estesa fosforilazione delle serine, che richiama i fattori del capping.

L’enzimache aggiunge all’ultimo nucleotide 5’, ovvero al primo trascritto, la guanosina, è l’enzima guanil-transferasi. Questo enzima attacca la guanosina con un legame molto forte 5’-5’. La guanosina è poimodificata attraverso l’attacco di gruppi metile da una guanina-metil-transferasi, che è in grado di attaccareun gruppo metile.

Avvenuta la modificazione del 5’ cap, cambia lo stato di fosforilazione del CTD e vengono fosforilate tutte leserine in posizione due. Questo è un segnale per attirare i fattori di splicing, ovvero le proteine taglia-cuci,che sull’RNA messaggero nascente tagliano, grazie a sequenze di riconoscimento, le regioni confineesone-introne.

e introne-esone, eliminano l'introne e attaccano tra di loro i due esoni. I fattori di splicing sanno dove tagliare, perché oltre alle sequenze di riconoscimento, in mezzo agli introni sono presenti sequenze consenso, più precisamente delle regioni, chiamate branch point. Una branch point è una regione di circa 15 basi, ricca di pirimidine, e che presenta un'adenina.

Il processo di splicing avviene grazie al complesso dello spliceosoma, che è formato da delle attività enzimatiche e da piccoli RNA (small nuclear RNA), chiamati tutti U(1-n), che intervengono in attività correlate allo splicing in momenti diversi. Ogni piccolo complesso U è una ribonucleoproteina, formata quindi da amminoacidi e RNA.

Un primo passaggio prevede che l'adenina del branch point vada ad interagire, grazie alla formazione di un'ansa, con le sequenze del sito di splicing al 5' dell'introne.

In particolare, lo small nuclear

1. Utilizzando il tag , formattiamo il testo in grassetto: ribonucleoproteins U1 si lega per interazione Watson-Crick con le sequenze dello slice-side 5’. Nel frattempo, U2 riconosce il branch point e si lega in quel punto. Si produce infine l’assemblamento di U1 e U2, grazie anche all’intervento di altre ribonucleoproteine (U4, U6 e U5), e si forma l’occhiello, il punto in cui avviene il taglio. 2. Utilizzando il tag , formattiamo il testo in corsivo: Dapprima il taglio avviene all’estremità 5’ dell’introne, che rimane attaccato solo all’esone successivo. Infatti, quando avviene il taglio di una molecola single strand è importante farla rimanere comunque attaccata, perché altrimenti si correrebbe il rischio di perderla. L’esone 1 è quindi comunque tenuto insieme dai fattori ribonucleici (U1), mentre l’esone 2 è ancora attaccato con l’introne dall’altro sn-RNA. Tra di loro gli sn-RNA interagiscono di modo che l’esone 1 possa essere poi cucito tramite un legame fosfodiesterico con l’esone.2. Infine il lariat, il laccio che si era formato, infine viene poi rilasciato e il più delle volte eliminato. Questo processo consente all'RNA di uscire dal nucleo, grazie al cap-binding-complex. Nel c