Riassunto esame Biologia generale e cellulare, Prof. Poletti Angelo, libro consigliato Molecole, cellule e organismi, Enrico Ginelli, Massimo Malcovati

INIZIO DELLA TRASCRIZIONE

La RNA polimerasi procariotica è responsabile di tutti gli RNA. È un complesso multiproteico formato da 6 subunità: 2 subunità uguali che fungono da fattori di assemblaggio; 2 subunità diverse (β e β') responsabili dell'attività catalitica dell'enzima e del legame aspecifico con il DNA; 1 subunità α che collabora con le subunità σ che si associa al resto dell'enzima e ne media il legame con il promotore. Esistono diversi fattori σ, che variano per i diversi promotori.

Le subunità σ si posizionano sul lato del complesso a monte rispetto alla direzione della trascrizione, mentre al centro si trovano le subunità β che si chiudono intorno al DNA.

Allineando e confrontando filamenti di DNA trascritti dalla stessa RNA polimerasi, si osservano 2 sequenze conservate di 6 nucleotidi ciascuna e separate da una sequenza non specifica. Queste sequenze sono...

posterispettivamente a 10 e 35 paia di nucleotidi a monte del sito di inizio, dette regioni/elementi -10 (ricca di A e T)e -35 rispetto alla numerazione che indica il nucleotide di inizio come +1. Tutto ciò che sta prima assume valorinegativi e rappresenta il promotore; tutto ciò che sta dopo assume valori positivi.Quando l'RNA polimerasi si associa al fattore per riconoscere e legarsi al promotore, si forma un complesso σdetto oloenzima, che denatura il DNA. Quando la trascrizione inizia, il fattore si stacca.

Il modello di regolazione dell'espressione genicadei procarioti è basato su un'unità funzionale dettaoperone. Esso è formato da: un gruppo di genistrutturali adiacenti codificante per proteine confunzioni correlate, sottoposti a una regolazioneunica e coordinata; un promotore a monte dei genistrutturali; un unico terminatore dopo l'ultimo genestrutturale; un gene regolatore molto più a monte rispetto

stacca dal repressore, riattivandolo.Es. Effetto glucosio/repressione da cataboliti: quando l'E. Coli è posto in unterreno contenente glucosio e un substrato catabolizzabile, le cellule preferiscono usare il glucosio, poiché gli enzimi per usarlo sono sempre presenti.

La causa è la bassa affinità della RNA polimerasi per i promotori degli operoni catabolici: affinché si leghi ad essi, è necessaria la presenza della proteina legante l'AMP ciclico/proteina recettore dell'AMP ciclico (CRP).

Il legame cAMP-CRP determina un cambiamento conformazionale che la rende capace di legarsi ai promotori degli operoni catabolici. Il complesso cAMP-CRP legato al DNA recluta la RNA polimerasi, facilitando l'attacco della polimerasi al promotore.

I livelli di cAMP sono regolati dalla disponibilità di glucosio: se presente, il livello intracellulare di cAMP è basso; se assente, è alto e attiva la CRP.

TERMINAZIONE DELLA

TRASCRIZIONEÈ meno determinante di quello effettuato sull’inizio della trascrizione e avviene alla fine di un gene su appositisiti di terminazione, ricchi di G e C.

• TERMINAZIONE INDIPENDENTE DAL FATTORE ρ

I terminatori sono formati da 2 sequenze ripetute invertite(palindrome) divise da una corta sequenza di spaziatura. A valle èpresente una sequenza ricca di A e T. L’RNA originato dalla sequenza terminatore può assumere una conformazione a forcina grazie alla complementarità tra le 2 sequenze palindrome. Ciò rallenta la RNA polimerasi e il rilascio del complesso di allungamento, il quale è favorito dalla presenza a valle della forcina di sequenze ricche di A e U legate meno fortemente al DNA complementare.

• TERMINAZIONE DIPENDENTE DAL FATTORE ρ

I terminatori presentano la sequenza palindromica che forma, una volta trascritta, la struttura a forcina, mamancante a valle della sequenza ricca di A e T. Il trascritto

neosintetizzato non riesce a staccarsi dal DNA complementare. Il fattore una proteina ad anello formata da 6 subunità identiche, si lega all'RNA appena viene sintetizzato ρ, e scorre lungo di esso. Quando si forma la struttura a forcina, l'RNA polimerasi è rallentata e raggiunta dache rompe l'appaiamento tra il trascritto e il DNA stampo. ρ,

CONTROLLO GENICO NEGLI EUCARIOTI IL NUCLEO La presenza del nucleo all'interno delle cellule eucariotiche rappresenta un vantaggio: mentre nei procarioti l'mRNA è subito tradotto senza subire modificazioni, negli eucarioti il nucleo fornisce un compartimento separato per la trascrizione, in cui il trascritto primario subisce modificazioni prima di uscire dal nucleo come mRNA. La necessità di questa netta separazione con il citoplasma è dovuta al fatto che il DNA, durante la mitosi, si trova in una forma poco condensata e quindi più fragile. Il nucleo è delimitato da un

involucro nucleare formato da 2 membrane, interna e esterna, ciascuna costituita da un doppio strato fosfolipidico. Quella esterna è in continuità con le membrane del RER e presenta sulla superficie rivolta verso il citoplasma numerosi ribosomi. Quella interna è rivestita da una struttura a rete, detta lamina nucleare, in cui fibre della proteina lamina si intrecciano: 2 dimeri si legano con un'associazione testa-coda, formando polimeri lineari, i quali a loro volta si associano lateralmente per costituire i filamenti. Questa lamina viene distrutta solo durante la mitosi, quando il nucleo si dissolve. Tale involucro rende il nucleo molto resistente e lo protegge dalla potenziale disgregazione. Inoltre, svolge un ruolo nell'organizzazione della cromatina nello spazio. L'involucro nucleare è interrotto da numerose strutture proteiche, i complessi del poro, soprattutto in cellule con elevata sintesi proteica, data la necessità di

Associate al DNA, alcune delle quali assicurano l'impaccamento compatto e dinamico del DNA, si dividono in istoni e proteine non istoniche. Gli istoni sono polipeptidi dotati di carica positiva per l'abbondante presenza nella loro sequenza di amminoacidi basici. Svolgono funzioni sia strutturali, nell'impaccamento del DNA nel nucleo, sia regolatorie della trascrizione, attraverso il controllo dell'accessibilità del DNA alla RNA polimerasi. L'interazione tra istoni e DNA è dovuta alla formazione di legami ionici tra le cariche negative dei gruppi fosfato e quelle positive degli istoni. Il compattamento del DNA dipende dall'interazione della doppia elica con gli istoni, formando il nucleosoma. Gli istoni si dividono in 5 classi: H1, H2A, H2B, H3, H4. Gli istoni delle ultime 4 classi, in doppio, costituiscono la particella core del nucleosoma, un ottamero intorno al quale il DNA si avvolge in modo sinistrorso. La prima classe costituisce il linker.