Biologia molecolare

Livelli di controllo dell’espressione genica

Il processo di espressione genica, che inizia con la trascrizione e finisce con l’espressione della proteina attiva, è relativamente semplificato nelle cellule procariotiche ed è invece più complesso nelle cellule eucariotiche, dove vede tanti passi di controllo. Adesso, descriveremo il controllo trascrizionale, che è il punto 1, rappresentato dal controllo a livello dell’attivazione della trascrizione.

RNA polimerasi:

Questa è una lista delle RNA polimerasi coinvolte nel processo di trascrizione dove la I, la II e la III sono le famose 3 RNA polimerasi comuni a tutti gli organismi eucariotici. Sono molecole complesse, costituite da un numero notevole di subunità. L’RNA polimerasi II, la più importante, è quella che determina la sintesi dell’RNA eterogeneo nucleare, ovvero dei trascritti primari, che una volta processati diventeranno RNA messaggeri. Questa RNA polimerasi II guida anche la formazione di alcuni small nuclear RNA, tranne l’U6 che è invece sintetizzato dall’RNA polimerasi III. Tutti gli altri vengono sintetizzati da un unico precursore, e poi con il “triggering” (spezzettamento) vengono prodotte le varie specie molecolari degli RNA ribosomiali. L’RNA polimerasi III si occupa della sintesi del tRNA, del 5S ribosomiale, dell’U6, e poi del 7SL e 7SK che sono molecole che entrano a far parte di complessi molecolari con le proteine. Poi ci sono altre 2 RNA polimerasi, tipiche delle piante, che sono coinvolte nella sintesi di RNA non codificante.

Livelli di controllo dell’espressione genica

Il processo di espressione genica, che inizia con la trascrizione e finisce con l’espressione della proteina attiva, è relativamente semplificato nelle cellule procariotiche ed è invece più complesso nelle cellule eucariotiche, dove vede tanti passi di controllo. Adesso, descriveremo il controllo trascrizionale, che è il punto 1, rappresentato dal controllo a livello dell’attivazione della trascrizione.

RNA polimerasi

Questa è una lista delle RNA polimerasi coinvolte nel processo di trascrizione dove la I, la II e la III sono le famose 3 RNA polimerasi comuni a tutti gli organismi eucariotici. Sono molecole complesse, costituite da un numero notevole di subunità. L’RNA polimerasi II, la più importante, è quella che determina la sintesi dell’RNA eterogeneo nucleare, ovvero dei trascritti primari, che una volta processati diventeranno RNA messaggeri. Questa RNA polimerasi II guida anche la formazione di alcuni small nuclear RNA, tranne l’U6 che è invece sintetizzato dall’RNA polimerasi III. Tutti gli altri vengono sintetizzati da un unico precursore, e poi con il “triggering” (spezzettamento) vengono prodotte le varie specie molecolari degli RNA ribosomali. L’RNA polimerasi III si occupa della sintesi del tRNA, del 5S ribosomiale, dell’U6, e poi del 7SL e 7SK che sono molecole che entrano a far parte di complessi molecolari con le proteine. Poi ci sono altre 2 RNA polimerasi, tipiche delle piante, che sono coinvolte nella sintesi di RNA non codificante.

In particolare, sono essenziali nel processo di silenziamento genico di precursori di micro-RNA. È importante ricordare che esiste un’altra RNA polimerasi negli eucarioti, che è quella mitocondriale. Questa, a differenza delle altre, è l’unica ad essere monomerica e ha una forte analogia con quelle procariotiche. È una proteina più semplice che cura la sintesi di tutti gli RNA di cui c’è bisogno di attuare la sintesi. Quindi a livello del genoma mitocondriale, che risulta piuttosto povero, porta alla sintesi dei tRNA, degli RNA ribosomiali e dei 10 RNAm che determinano la creazione di quelle poche proteine prodotte nel mitocondrio.

Anche nei procarioti, la struttura del complesso dell’RNA polimerasi è più semplice. Come numero di subunità ce ne sono 5 che prevedono la presenza del sigma70. La modalità di riconoscimento è a -10 e -35. Anche nei procarioti, l’RNA polimerasi è un complesso enzimatico fatto da varie subunità, pur avendone un numero inferiore.

Sempre nell’ambito dei procarioti, ci sono delle particolari RNA polimerasi che sono codificate da batteriofagi. Non sono batteriche, nel senso che non sono codificate dal genoma batterico, ma vengono codificate da fagi e servono per la trascrizione ad altissima efficienza del DNA virale che porta avanti una potente infezione produttiva di nuovi virus. Questa RNA polimerasi, in maniera eccezionale, è monomerica, come l’RNA polimerasi dei mitocondri. È un enzima simile alla DNA polimerasi I. Nei procarioti, la DNA polimerasi I è quella monomerica, usata in ingegneria genetica per fare le mutagenesi oligonucleotide-diretta e tante altre cose. Essenzialmente, questa serve per sintetizzare nuovo DNA in vitro. Lo stesso funziona per la Polimerasi T7. Quest’ultima ha una struttura costituita da una porzione con attività enzimatica che è fatta grossolanamente con la struttura a mano, tipica delle DNA polimerasi e in parte anche delle RNA polimerasi. Abbiamo una parte del pollice, una delle dita e due parti che formano il palmo. In più, c’è la parte all’N terminale che è la porzione di riconoscime