Riassunto esame Biologia , Prof. Modesti Alessandra, libro consigliato Biologia e genetica, Ginelli

RNA I

Regione promotrice costituito da

circa 60 nucleotidi che può essere a

cavallo dal sito di inizio della

trascrizione (es. -45 +20)

Elementi di controllo UCE (upstream

control elements), che possono

servire alla regolazione della

trascrizone

RNA II

Sito di inizio sempre rappresentato

da una adenina seguita da delle

piramidine (PX)

a questa si associa la regione del

TATA box, accompagnata a volte da

una regione chiamata BRE che

serve per alcuni fattori di

trascrizione

In alternativa al TATA box, facente

parte del promotore core, si può

avere un DPE (downstream),

elemento promotore a valle

RNA III

caratterizzate da delle regioni completamente a valle dal sito di inizio

RNA POLIMERASI II

Fattori di trascrizone generali:

sempre presenti per l’attività dell’RNA pol II e anche dei fattori

regolativi che andranno ad associarsi alle regioni a monte che

regoleranno la trascrizione

Primo fattore: TFIID è il primo fattore che si lega al promotore,

contiene una subunità TBP, TATA Binding Protein, (causa

distorsione del DNA e funge da segnale di inizio) che riconosce e

lega il TATA box, ma che può legare anche altri promotori privi di

TATA Box

Ultimo fattore: TFIIH possiede sia un’attività elicasica, in grado si

separerà le due eliche di DNA rompendo il legame a idrogeno, con

la quale svolge il promotore un’attività chinasica che catalizza la

fosforilazione dell’estremità carbossiterminale dell’RNA polimerasi

che rappresenta un segnale per l’inizio della trascrizione.

FATTORI DI TRASCIZIONE SPECIFICI

Oltre alla regione core si hanno degli elementi di regolazione prossimale (entro i 200 nucleotidi) di

natura proteica, o distali chiamati potenziatori o silenziatori (enhancer e silencer) della trascrizione

che agiscono facilitando il legame dell’RNA polimerasi favorendo la trascrizione o inibendola

Possono essere anche molto lontani dal sito di trascrizione e per questo è stato proposto un

modello del loro funzionamento

TERMINAZIONE

Inizio delle tre modificazioni a cui fa incontro l’RNA per diventare mRNA

A livello del DNA e conseguentemente dell’RNA viene trascritta una sequenza chiamata segnale di

poliadeninazione costituita da AAUAAA.

Dopo che questa sequenza viene trascritta, avviene un taglio e poi l’aggiunta di una serie di

nucleotidi contenenti adenina (coda di poli A)

Negli eucarioti l’RNA appena trascritto dall’rRNA polimerasi II viene chiamato premRNA perchè

deve andare incontro ad alcune modifiche attraverso fosforilazione che rappresentano segnale per

il reclutamento di elementi necessari per la maturazione dell’ RNA

MATURAZIONE DEGLI RNA

Costituisce una serie di eventi che servono per la formazione dell’RNA funzionale

In E. Coli, troviamo 7 unità di trascrizione, elementi trascritti in blocco, sparse nel genoma ciascuna

delle quali contiene l’informazione per i tre rRNA e per diversi tRNA

La maturazione consiste in tagli che separano i vari tipi di RNA

Negli eucarioti maturano premRNA, tRNA, rRNA

Il nucleolo è quella regione della cromatina

intensamente colorabile con presenti zone del DNA

che codificano per gli rRNA. Questi geni sono

presenti nella zona fibrillare del nucleolo e sono

ripetuti molte volte, mentre i ribosomi si formano nella

parte granulare insieme a delle proteine. Dal punto di

vista fisico questi geni sono situati su 5 cromosomi

diversi.

Unità di trascrizione sono delle regioni del DNA che

verrà trascritto separate da degli spaziatori non

trascritti.

Ognuna di queste conterrà delle parti che portano

l’informazione delle parti ugualmente trascritte ma

che fungono da spazio

Con la trascrizione fatta dall’RNA pol I, si trascrivono

tutte queste sequenze formando un filamento di pre

rRNA.

La maturazione prevede una serie di tagli che servono per arrivare ad isolare le sezioni.

Nel ribosoma maturo le parti 28S e 5,8S rimangono associate dalla

maturazione mediante legami H

Questi tagli sono guidati da modifiche dell’rRNA, che avvengono

contemporaneamente alla formazione di pre-rRNA, che consistono in

cambiamenti di basi e del nucleotide nel complesso.

Es. metilazione dell’ OH a livello del ribosio in posizione 2’

La base uracile viene convertita in una base pseudo-uracile quindi si

chiamerà pseudo-uridina

A livello del nucleolo di hanno dei piccoli snoRNA che si complessano a

proteine che servono per individuare le regioni che devono essere

modificate

snoRNA complementare ad una regione del pre-rRNA che subisce la

metilazione

La regione centrale non complementare che forma un’ansa dove

avviene la modificazione dell’uracile.

Associati a questi snoRNA si hanno delle proteine per formare

piccolo ribonucleo proteine nucleolari responsabili delle

modificazione (RNP)

MATURAZIONE DEI tRNA

Maturano nel citoplasma ad opera di diversi enzimi

Prevede:

la rimozione di una sequenza al 5’

Modifica del 3’ ossidrile così che ci siamo in tutti i tRNA

prodotti le basi CCA

Modifiche a livello delle basi che identificheranno delle

regioni modificate

tRNA maturi presentano delle regioni di complementarità

MATURAZIONE DEGLI mRNA

Gene: regione del DNA che contiene delle sequenze che vengono trascritte che possono essere

utili per la sintesi proteica, esoni, e sequenze eliminabili, introni.

Gene corrisponde ad una regione ereditarie del genoma

Capping

Quando l’RNA inizia ad essere sintetizzato e fuoriesce dal bolla di

trascrizione, avviene una modifica al 5’ che servirà a proteggere

l’RNA dall’attacco delle ribonucleasi che sono enzimi che si attaccano

all’aggancio dell’RNA messaggero al ribosoma

Costituzione del camping o cappuccio:

Nucleotide con guanina modificata mediante metilazione: 7 metil

guanosina

Attacco della guanina modificata non mediante attacco fosfodiesterico

ma attraverso fosfato-fosfato

5’ fosfato dell’RNA si lega ad un nucleoside bifosfato con un legame

5’-5’ trifosfato

Questo legame non viene rotto dall’ RNAasi o dalle ribonucleasi

(enzimi che degradano acidi nucleici rompendo il legame

fosfodiestere)

Splicing

Nel 1977 Roberts e Sharp dimostrano l’esistenza di introni

I geni presentano delle sequenze non più presenti negli mRNA

Introni: sequenze non codificanti (trascritti e non tradotti)

Esoni: sequenze codificanti (trascritti e tradotti)

Si nota che a livello delle giunzioni introne-esone, esistono delle sequenze dette consenso, simili

tra di loro per le regioni di giunzione

esone-introne rappresentate con la

dimensione di nucleotide che indica la

probabilità di trovare quel nucleotide a

livello della giunzione

Alla congiunzione si ha sempre AG

nell’esone e GT/U all’inizio dell’introne

Nel sito di ramificazione si ha sempre un

adenina e poi basi variabili

Nel sito di splising al 3’ che presenta AG

e nucleotidi variabili

Queste regioni vengono individuate dagli spliceosomi, complessi costituiti

da snRNA e proteine, detti snRNP (piccole ribonucleo proteine nucleari)

riconosciute per abbondanza di U, che si associano durante lo splicing per

dissociarsi nuovamente

I piccoli snRNP guidano il complesso dello splicing per l’individuazione delle

regioni importanti per rimuovere l’introne

Ruolo delle snRNP

Complementare alle regioni importanti per lo splicing stesso perché

riconoscono le regioni del taglio al 5’ e una regione prossimale all’estremità

3’ dov’è presente l’adenina del sito di ramificazione

Catalisi delle reazioni e eliminazione definitiva dell’introne

Dopo che lo spliceosoma ha trovato la regione di congiunzione tra introne e

esone e l’adenina sito della ramificazione, inizia il vero e proprio

meccanismo di taglio.

Primo taglio al 5’ dell’introne con la

formazione di un legame estere tra

il 5’ fosfato dell’introne del G e il 2’

ossidrile dell’adenina del sito di

ramificazione formando una

struttura a cappio

Adenina: ha il 3’ ossidrile utilizzato per il legame

fosfodiesterico

Ossidrile 2’ del ribosio libero

Legame estere: rottura del legame fosfodiestrico tra

l’esone e la G dell’introne che rimane con un 5’ fosfato

che si lega con il 2’ ossidrile dell’adenina formando un

intermedio chiamato lariat

Si ha un taglio al 5’ dell’altro esone (3’ dell’introne) e le

due estremità degli esoni vengono ricollegati

dall’apparato di splicing

Poliadenilazione

Alla fine della trascrizione, si ha una regione dell’RNA contenente

basi ricche di adenina AAUAAA

Questa viene riconosciuta da un enzima di taglio che determina

prima un taglio in prossimità di questa regione e poi attraverso un

altro enzima, responsabile della poliadenilazione, si avrà

l’inserimento di una serie di nucleotidi contenenti adenina

La coda di poliA protegge il filamento di RNA e favorisce la

fuoriuscita dell’RNA dal nucleo e la formazione del complesso di

inizio della traduzione

SPLICING ALTERNATIVO

Meccanismo secondo il quale, partendo da un trascritto primario, si possono ottenere, mediante

meccanismi diversi che contengono esoni, dei prodotti di messaggeri diversi

Stesso gene e stesso pre mRNA, ma diversi mRNA maturi

Per questo non si ha un numero corrispondente tra geni e proteine

Si possono avere anche più sequenze consenso scelte in maniera alternativa.

IL CODICE GENETICO

Relazione tra genotipo e il fenotipo

Relazione tra DNA e RNA immediata perchè sono entrambe sequenze di nucleotidi

La relazione tra l’mRNA e la proteina è più complesse perché non c’è l’uso dello stesso linguaggio

Corrispondenza tra mRNA e amminoacidi è la base del codice genetico

Diverso dal genoma

Codice genetico = insieme di regole che spiegano la relazione tra i nucleotidi e gli amminoacidi

Crick e Brenner dimostrano che:

La correlazione tra nucleotidi e amminoacidi è data da triplette di nucleotidi chiamati codoni

Ogni codone codifica per un amminoacido

RNA: alfabeto di 4 lettere (A,C,G,T,) Non sufficienti perchè al tempo di

Parole di 1 lettera: 4 combinazioni = 4 possibilità era già a conoscenza del fatto che

Parole di 2 lettere: 4x4 combinazioni= 16 possibilità gli amminoacidi sono 20

Parole di 3 lettere: 4x4x4 combinazioni = 64 possibilità

64 era un numero sufficiente di possibilità per identificare gli

amminoacidi

Codice non sovrapposto e senza punteggiatura

Codice so