Appunti di Biologia Generale e cellulare

Trascrizione dell'RNA polimerasi II

La RNA polimerasi II è la RNA polimerasi adibita alla trascrizione degli RNA messaggeri, ovvero quelli che andranno al ribosoma con le informazioni per la sintesi proteica. La maggior parte degli mRNA (che derivano dalla maturazione del trascritto primario) è monocistronica, quindi sono tutti controllati da un loro promotore specifico.

La RNA polimerasi inizia la sua sintesi a livello del sito CAP. A monte del sito CAP troviamo le sequenze regolatorie, la più importante è sicuramente il TATA box, una sequenza, ricca di timine ed adenine, altamente conservata, collocata a circa 25-35 nucleotidi a monte del sito CAP di inizio della trascrizione. Associata al TATAbox troviamo la TBT come nelle altre polimerasi. La RNA

polimerasi richiede molti fattori di trascri-zione, diversi da quelli della I e della III. Il più importante fra questi è il TF D, una proteina di circa 100kda che lega il TATAbox, ed è composto dal TBP (TATAboxbinding proteins) associato al TAF (TBP associated proteins). I fattori TF B e TF E aiutano TF D a legarsi al DNA, ma non possono legarsi da soli. Mentre ci sono altri fattori tra cui TF F, TF H ecc. Altri fattori proteici potrebbero aiutare a stabilizzare il complesso del TF D, che altrimenti sarebbero poco stabili. Questi fattori potrebbero essere associati a promotori che si trovano a monte del TATAbox. Alcuni esempi sono il CAAT box, il GC box ecc. Il primo lega una grossa famiglia di proteine regolatrici, mentre il secondo lega la proteina SP1, ovvero stimulatory protein 1 che attiva la trascrizione. Il CTD è un dominio della RNA polimerasi, non fosforilato in condizioni basali, la cui fosforilazione induce il rilascio del mediatore e

L'inizio della trascrizione. Troviamo altri fattori anche andando molto più a monte rispetto ai TATAbox, infatti qui saranno presenti elementi responsivi ed enhancers. I primi serviranno a regolare la quantità di RNA polimerasi che agiscono su un determinato filamento di DNA, mentre i secondi, in italiano chiamati intensificatori e sono piccole sequenze, spesso palindrome, di DNA che possono essere riconosciute da determinate proteine che se attivate possono aumentare la trascrizione genica basale anche di 20-50 volte. In genere sono collocate a monte del TATAbox, a distanze variabili tra 100 e 2.000 bp. A volte però possono essere collocate anche a notevole distanza dal TATAbox, a 40.000 bp o nel primo introne, o nella regione 3' non tradotta. Il fattore di trascrizione per essere funzionale deve per forza avere una struttura con un dominio di legame con il DNA, e un dominio di attivazione, che interagisce con i recettori. Esistono anche repressori, che

La traduzione dell'RNA è il processo tramite cui il ribosoma, "leggendo il trascritto di RNA messaggero" associa ai codoni composti da triplette di basi i vari amminoacidi, creando quindi la struttura primaria della proteina. Innanzi-tutto chiariamo la definizione di gene:

Un gene è una porzione di DNA sul cromosoma (che ne contiene circa 50.000/60.000) costituita da un promotore, da un ORF, open reading frame, e delle sequenze di terminazione. La parte di gene che verrà trascritta, l'RNA trascritto primario, va dal promotore escluso alle sequenze di terminazione incluse. Questo contiene dei segmenti detti introni che in seguito a maturazione verranno rimossi, dando origine all'RNA messaggero finale, cioè quello che verrà tradotto nel ribosoma, ma non per intero, infatti esso

Verrà tradotto dal sito di inizio al sito finale, entrambi codificati da una tripletta di basi, AUG per l'inizio, mentre sono di tre tipi per la fine.

La maturazione dell'RNA

La maturazione dell'RNA può avvenire principalmente in tre posizioni della molecola di RNA:

• Estramità 5', tramite l'aggiunta di un cappuccio di 7-metilguanosina, che serve ad allineare gli mRNA sul ribosoma durante la traduzione. Questa molecola è un nucleoside, che però viene aggiunto alla catena al contrario rispetto alla catena di RNA. Questa modalità in cui esso si posiziona serve a impedire che le nucleasi, enzimi che rompono il legame fra nucleotidi, separino la catena formata.
• Estramità 3', aggiunta della coda poli-A (poliadenilazione), che stabilizza la molecola dell'RNA messaggero nel citoplasma. La coda poli-A è sostanzialmente un tratto di RNA contenente solitamente dalle 200 alle 300 basi adenine.

Che vengono legate all'RNA tramite l'azione di un enzima. Tanto più è lunga la coda di poli-A tanto più la molecola di RNA tende ad essere stabile.

All'interno della struttura dell'RNA, tramite la rimozione degli introni, ovvero il processo dello splicing, che determina la sequenza finale della proteina tradotta. Lo splicing permette il legame fra due esoni consecutivi, tramite la rimozione dell'introne presente fra essi. Tutt'oggi non si sa la vera funzione degli introni, anche perché all'interno di essi si trovano varie sequenze regolatorie. Questo processo si serve di sequenze presenti all'interno dell'introne. La prima coppia di basi GU dell'introne si va a legare ad una specifica adenina presente circa dopo la metà dell'introne detta punto di ramificazione, generando una struttura circolare. La fine dell'introne è costituita da sequenze che vengono riconosciute.

ramificazione, considera l'esone 3 come un segmento appartenente all'introne, chiudendo quindi l'ansa avvicinandol'esone 2 all'esone 4. CERCA ESEMPI SMN1 GENE

Un altro processo valido di citazione è l'editing dell'RNA, ovvero una modificazione delle basi dell'RNA messaggero tramite l'azione di un enzima, che porterà quindi alla traduzione di una nuova proteina diversa da quella che sarebbe uscita.

• Prima abbiamo parlato di MicroRNA. Essi sono una categoria particolare di RNA che si formano a partire dalle regioni non tradotte di un mRNA che codifica per una proteina. L'RNA messaggero è attaccato da una proteina detta DROSHA che taglia una porzione di esso a formare un RNA a doppio filamento contenente un'ansa e anche un mismatch, ovvero una base senza la sua base associata, che non è però un errore ma è comune nei microRNA. Questo microRNA viene scortato da una esportina

associata ad uno scambiatore RAN-GTP (l'esportina 5) al di fuori del nucleo cellulare attraverso un poro nucleare. Al di fuori del nucleo trova un enzima, l'enzima DICER che da questo doppio filamento toglie l'ansa lasciando quindi un segmento di RNA a doppio filamento, per cui stabile, che sarà il precursore del miRNA. A questo punto incontra un enzima detto elicasi che taglia uno dei due filamenti e andrà ad associarsi ad un RNA messaggero, ma con un mismatch, per bloccare la traduzione. Se invece all'inizio, dopo il taglio tramite DROSHA non si hanno mismatch si arriverà alla sintesi di un siRNA, che seguirà lo stesso processo del miRNA, ma con la differenza che a livello del legame con l'RNA messaggero non si avranno mismatch per cui oltre al blocco della traduzione si avrà anche un taglio dell'RNA.

Riassunto delle funzioni dell'RNA nella cellula:

La traduzione dell'RNA

La molecola di RNA maturo che ha

Messaggero contenente la sua sequenza codificante, ma come si traduce l'RNA in proteina? Il sistema sfruttato è quello dei codoni, formati da tre basi ribonucleiche, per cui ad ogni codone corrisponde un determinato amminoacido. Poiché abbiamo quattro basi possibili nell'RNA avremo 4 codoni possibili, cioè 64 codoni possibili. Di questi:

• 3 sono codoni di stop, ovvero UAA, UGA UAG
• 61 sono codificanti per i 20 amminoacidi, ciò significa che più codoni codificano per lo stesso amminoacido. Il terzo nucleotide della lista tuttavia è il meno specifico, spesso infatti si riconoscono gli amminoacidi dai primi due nucleotidi (es alanina CG). Non è una divisione omogenea di codificazione infatti amminoacidi "più importanti come la Serina o la Leucina hanno 6 codoni che li codificano, mentre la tirosina o la lisina ne hanno solo 2.

Il motivo per cui alcuni codoni hanno il terzo nucleotide non discriminante sta