Biologia Molecolare

Trascrizione e terminazione della catena nascente dell'mRNA

G CGGGCUUU-0HC GCCCGAAAAAAAACT3' C 5'sull'mRNA nascente e che T TGTTTTGGGTCGGGCGGATTA A A CAAAAGCCCAGCCCGCCTAATG A5' G 3'CGGGCTTTTTTTTG U UAdetermina la terminazione. Questi AU G UCAA A AAA Uelementi sono una struttura a GCU G CG C CGG C GC GCC G Gforcina con una sequenza ricca di C CG GC A ... UAC UC C C -OHUUUUUUU AAAAAAA CU A 3' TG e C che si appaia nello stelo A T 5'GGGTCGGGCGGATTACTCGCCCG GTTTTCCCAGCCCGCCTAATGAGCGGGC A CAAAAU A T AT5' GTTTTTT 3'G Cdella forcina e una serie di U A GC GA U Asubito dopo la forcina. Appena la A U A UCUA U C AC GG C CGstruttura del terminatore viene GC C GC G C GGC C GU Atrascritta, si forma la forcina e la G C...A U UUUUUUUU-OHCCCAA U 5'... 3'G C C U U U AU GGGTCGGGCGGATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTT-OHsequenza di U è nel bel mezzo CCCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA 3'5'della polimerasi e questo segnaledetermina l'evento di rilascio dellacatena nascente di

mRNA.Terminatori rho dipendenti,II. sono dipendenti dal fattore rho. Il terminatore non ha delle particolari strutture ma è identificato da una regione ricca in C e povera di G, questa regione viene chiamata sito RUT che viene riconosciuto dal fattore rho. Il fattore rho è una proteina che funziona sotto forma di esamero e ha un'attività di ATPasi, cioè nello svolgimento della sua attività consuma ATP. Non appena la polimerasi ha trascritto la sequenza del terminatore, rho interagisce con questa sequenza andando a scivolare sul mRNA nascente o a prendere contatto con la polimerasi e ne induce la terminazione.

Regolazione della terminazione antiterminazione, E' un meccanismo detto in alcune circostanze un terminatore non viene riconosciuto. In alcune circostanze la polimerasi non riconosce il terminatore e continua la trascrizione e produce un mRNA corrispondente alla regione 1 e alla regione 2. Avviene in determinate condizioni come per esempio la presenza di

fattori proteici. Questo meccanismo è molto utilizzato dai virus procariotici, similmente al cambiamento dei fattori sigma. Permette di passare ad un'espressione precoce ad un'espressione dei geni intermedi o tardivi. Per esempio il fago lambda durante l'infezione ha bisogno di passare da un'espressione iniziale di geni precoci ad un'espressione di geni intermedi. Il meccanismo che usa è l'antiterminazione. Nella prima fase dell'infezione, il fago viene trascritto dall'RNA polimerasi dell'ospite solamente in parte perché ci sono diversi terminatori. Però tra i geni precoci del fago c'è una proteina detta N o pN è una proteina di antiterminazione perché è in grado di interagire con la polimerasi dell'ospite e impedire la terminazione su alcuni terminatori. Quando compare N, che interagisce con la polimerasi, questa non riconosce più il terminatore. Questa è una

strategia per un cambiamento di espressione genica perché i geni trascritti cambiano, o meglio, diventano più lunghi. L'antiterminazione si basa su vari elementi, c'è un terminatore che deve essere riconosciuto oppure no, c'è una proteina o più fattori di terminazione che vanno a modicare la polimerasi o il modo in cui riconosce il terminatore sito e poi c'è anche una regione sul DNA a monte del terminatore, chiamata NUT (utilizzo di N), è necessario per far sì che N vada ad interagire con la polimerasi. Questo sito NUT, che consente a N di interagire con la polimerasi, in realtà serve anche ad altri fattori: la proteina N, prodotto codificato dal virus, i fattori Nus, fattori nel genoma di E.Coli ma sono necessari per l'antiterminazione del virus. La cellula non ha interesse a contribuire al ciclo vitale del virus però di fatto lo fa, perché con questi fattori lo aiuta. L'ipotesi fatta

è che il virus sfrutta degli apparati cellulari per il proprio tornaconto, normalmente i fattori NUS servono alla cellula per far funzionare i terminatori mentre invece, nel caso dell’infezione, diventano dei fattori aggiuntivi per l’antiterminazione.

ATTENUAZIONE

È un meccanismo di regolazione dell’espressione genica che sfrutta il concetto della antiterminazione ma in modo particolare. E’ un meccanismo che serve per adeguare la trascrizione alle esigenze della cellula. Sfrutta l’antiterminazione utilizzando delle strutture presenti sull’mRNA nascente anziché sul DNA. Il terminatore può essere reso inattivo sulla base di fattori che possono nascondere il terminatore. L’attenuazione funziona sfruttando un fattore che nasconde il terminatore però usa il ribosoma come sistema. L’attenuazione sfrutta il ribosoma per favorire la terminazione della trascrizione e per questo è un sistema usato solo nei procarioti.

77fi fiAvviene grazie alla velocità del ribosoma di scorrimento sul messaggero e alla possibilità di questo di formare delle strutture alternative.

Alla base di questa regolazione, sull'mRNA nascente si possono formare delle strutture alternative: una genera un terminatore e un'altro no, consente di andare avanti alla trascrizione. La scelta tra le due strutture dipende da come il ribosoma attraversa il messaggero, e può essere determinato dalla disponibilità di amminoacidi. Il ribosoma che si muove può influenzare la polimerasi.

Un esempio di attenuazione è l'operone triptofoano che è sotto il controllo di un operone classico ma è anche regolato dal meccanismo di attenuazione. La regione leader codifica per amminoacidi che non fanno parte di nessuno dei geni strutturali, alla fine di questa regione c'è un terminatore. La trascrizione può bloccarsi prima della trascrizione dei geni strutturali, opzione B, oppure come.

ha problemi nell'attraversare la regione di mRNA, nel tradurre, è una conseguenza di una concentrazione alta di triptofano. Quando c'è abbondanza di triptofano il ribosoma procede speditamente e determina la formazione di un terminatore della trascrizione che blocca la trascrizione prima dei geni strutturali che servono per la sintesi di triptofano. Quando la concentrazione è bassa, il ribosoma si blocca sul peptide leader e causa la formazione di una struttura che appaia la regione 1 con la 2 e impedisce la formazione del terminazione, così la trascrizione continua e trascrive i geni strutturali. È una regolazione semplice ma efficace perché regola la produzione di enzimi necessari per la produzione di amminoacido e la regola in base alla presenza dell'amminoacido stesso.

Nell'operone treonina, nel peptide leader ci sono una serie di residui di treonina, uguale nel caso della istidina e fenilalanina.

Il sistema dell'attenuazione

TERMINAZIONE EUCARIOTI

La polimerasi I e la III hanno terminazioni simili al concetto della polimerasi batterica, sono delle sequenze ben determinate che una volte raggiunte dalla polimerasi determinano una terminazione e un rilascio del lamento.

Nella RNA polimerasi II, la terminazione avviene in una regione non de nitama variabile, ma l’estremità di mRNA si forma attraverso un taglio endonucleolitico attraverso una endonucleasi, la polimerasi continua per un pò e poi si stacca, il lamento rimanente viene poi degradata. L’estremità ha una coda di poli A. Si generano grazie ad un taglio e modi cazione dell’estremità 3’, una poliadeninazione, avviene grazie all’intervento di un complesso di molte subunità che si assemblano sull’mRNA dopo che viene prodotto dalla pol II. Alcune subunità hanno un’attività di riconoscimento, altre di taglio e

altre dipolimerizzazione, aggiungono poli A. Alcune subunità riconoscono dei segnali presenti sul CPSF, segnale su mRNA riconosciuto dalla proteina CstF che riconosce AAUAAA. La che lega la sequenza GU che è localizzata a valle di dove viene CFI CFII, realizzato il taglio che viene generato da eendonucleasi. La poli A polimerasi che aggiunge noPABPa 200 residui di adenina e poi la (Poly A Binding Protein) che lega la coda di poli A e la stabilizza. Questi eventi di modifica di estremità 3' non è l'unico evento, in questo caso è un evento contemporaneo alla trascrizione, presuppone una polimerasi II che trascrivela catena nascente. Il segnale della poliadeninazione è presente nel gene, è codificata sulla sequenza del gene. La coda di poli A viene aggiunta successivamente e non viene codificata sul gene, si forma sul messaggero già fatto. Un'altra modifica avviene all'estremità 5'.