Biologia molecolare

OPERONE DEL TRIPTOFANO

Triptofano ricorda è un amminoacido!! Ci sono dei geni che codifica degli enzimi per produrre il triptofano. Questo operone è attivo quando manca triptofano. Esso ha due sistemi di regolazione: Uno simile a quello dell'operone lac, ovvero esso nel promotore ha un operatore che lega al repressore che si attacca o stacca per regolare la produzione o l'inibizione.

Se si studia un ceppo di batterio mutato dove non c'è il repressore del triptofano, cosa succede? L'operatore sarà attivo anche quando c'è il triptofano, e non dovremmo vedere più una modulazione dei geni espressi per il triptofano, i geni saranno gli stessi se c'è o non c'è il triptofano. Invece anche in assenza del repressore di mantiene una modulazione dipendente dal triptofano, cosa che invece non succede nell'operone lac che senza repressione non ha più modulazione.

Triptofano ha due meccanismi di controllo: il REPRESSORE e L'ATTENUATORE che ha una sequenza leader regolatoria che serve per testare la regolazione dei codoni del triptofano. Questa sequenza leader viene tradotta e trascritta e precede tutte le altre sequenze e le regola. Essa contiene una forcina che può stoppare la trascrizione, ma essa non sempre si forma. La sequenza leader può formare due forcine differenti, in cui una farà produrre una grande quantità di triptofano e una rallenta la produzione. Il tipo di forcina che si crea è determinato dalla posizione della polimerasi e del ribosoma. All'inizio del leader c'è la sequenza AUG e il ribosoma traduce la sequenza in base alla quantità di amminoacidi. La velocità di questa trascrizione dipende sempre dalla quantità di amminoacidi di triptofano. Il triptofano è raro, quindi quando c'è poco triptofano la traduzione rallenta. Essendo raro

Il triptofano è necessario per avviare la trascrizione e richiede due codoni di triptofano. Quando la polimerasi raggiunge la terza regione, ci sono due possibilità che portano alla formazione di due forcine con funzione opposta, anti-terminatore (terminazione o trascrizione completa):

1. La polimerasi può appaiarsi alla regione 2 o 3. La regione 2 è già tradotta, ma a volte sulla sequenza 2 c'è un ribosoma (quando c'è molto triptofano) e la sequenza 3 non può appaiarsi alla due ma deve aspettare che la polimerasi traduca la sequenza 4 per poi appaiarsi. Tuttavia, il legame tra la sequenza 3 e 4 blocca la trascrizione.
2. Invece, se la polimerasi ha trascritto la sequenza 3 e la sequenza 2 è libera, non ci sono ribosomi quindi c'è poco triptofano. La sequenza 3 si lega alla 2 lasciando libera la sequenza 4 e quindi non si crea il terminatore e la trascrizione da parte della polimerasi continua fino alla fine del filamento.

Questo modello si trova in altri contesti.

Operoni che lavorano per la sintesi di altri amminoacidi come fenilalanina, istidina, treonina, isoleucina e valina. In questi operoni non sarà più la concentrazione di triptofano a regolare la velocità di traduzione. La sequenza leader conterrà codoni che testano altri amminoacidi (nell'operone per l'istidina, la sequenza leader conterrà codoni per l'istidina). Questi amminoacidi sono più comuni rispetto al triptofano quindi devono esserci più codoni vicini, non ne bastano 2 come per il triptofano. Ci sono operoni che sono responsabili della sintesi di due amminoacidi e quindi nella sequenza leader troveremo entrambi i codoni per i due amminoacidi.

STRUTTURA DEGLI ATTENUATORI: essa cambia a seconda delle sequenze di codoni che possono essere due o più, questo dipende dalla quantità dell'amminoacido.

DIFFERENZE EUCARIOTI E PROCARIOTI: Queste strutture possono avvenire solo nei procarioti e non negli eucarioti.

Perché nei procarioti avviene tutto nel citoplasma, luogo in cui si trovano i ribosomi, mentre negli eucarioti abbiamo una compartimentalizzazione, ovvero il DNA si trova nel nucleo dove avviene la trascrizione. I trascritti vanno incontro a maturazione, vengono modificati, esportati dal nucleo e poi tradotti. I ribosomi non possono attaccarsi alla polimerasi e noi abbiamo un sistema di splicing, quindi abbiamo dei cambiamenti nelle proteine e nell'RNA. Ogni singolo step ha un controllo specifico.

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA DEGLI EUCARIOTI:

1. Controllo trascrizionale
2. Controllo delle modificazioni dell'RNA
3. Controllo del trasporto e della localizzazione dell'RNA
4. Controllo della traduzione
5. Controllo della degradazione dell'mRNA
6. Controllo dell'attività della proteina

PARENTESI: nelle cellule eucariote abbiamo più RNA messaggero rispetto alle proteine. La correlazione non è lineare ma...

Troviamo un grafico quasi a palla. Ci sono dei punti in cui per determinate proteine ci sono meno di 1 RNA messaggero (meno di una molecola per cellula), cosa vuol dire? In una popolazione in un determinato momento, quelle cellule saranno prive di quella molecola per cellula, ovvero non tutte l'avranno.

Negli eucariotici ci sono 3 RNA POLIMERASI PRINCIPALI:

• Pol I: sintetizza gli tRNA 28S, 18S e 5.8S rRNA (all'interno del nucleolo)
• Pol II: tutti i geni tradotti e alcuni piccoli RNA implicati in splicing e altri processi come trascrizione introni ed esoni
• Pol III: tRNAshorts, 5S e vari altri piccoli RNA tutti molto corti intorno ai 200 nucleotidi

Le 3 RNA-polimerasi sono simili fra loro e hanno alcune subunità comuni. Hanno inoltre regioni chiaramente comuni a quella batterica. Esse hanno funzioni diverse e sono disposte in ordine decrescente, dalla più grande alla meno massiccia. La pol I lavora di più rispetto alle altre, ma perché? Dipende.

trascrizione tessuto specifici (o facoltativi) che sono molto importanti per la trascrizione di singoli geni ma non sono importanti per tutta la trascrizione. Questi sono specifici per un sottoinsieme di geni quindi se sono assenti quel sottoinsieme di geni non viene espresso ma Pol II continuerà a lavorare. Tutta la trascrizione fatta dal Pol II si blocca se manca almeno uno dei fattori obbligatori ma non se mancano i fattori facoltativi.

La TATABOX è l'elemento più prevalente nei core dei promotori anche se essa non si trova in tutti i promotori (20% degli elementi), quindi essi hanno composizione molto variabile.

L'unità trascrizionale è costituita da un core promotoriale + da degli elementi di DNA detti enhancer e inibitori o detti in CIS.

I fattori di trascrizione facoltativi sono facoltativi nel senso che esiste Pol II anche se non è essenziale per la trascrizione di quel gene. MA diventa indispensabile per trascrivere dei determinati

posizionefunzionano male.Gli enhancer (sequenze regolatorie cis-distali) essi accendono nel momento giusto il promotoreindipendentemente dalla loro posizione o orientamento. Quindi posso cambiare la sua posizionein ogni modo ma esso funziona sempre e quindi accende o spegne il proprio promotore.Questo perché essi agiscono con delle piegature del DNA (che quindi si può allungare o ruotare)che porta le proteine sul promotore.Gli enhancer legheranno proteine che sono in grado di promuovere l'ingresso della polimerasi sulpromotore attraverso ripiegamenti del DNA. La trascrizione dei geni avviene nel nucleo in regionispecifiche dette factories di RNA che contengono RNA polimerasi e altri enzimi importanti sui cuivengono trasportati i geni da trascrivere attraverso dei motori molecolari basati su proteine chelegano enhancer. Quindi le proteine che legano gli enhancer trascinano il DNA nella factory dove èsituata la RNA polimerasi in modo che il gene possa essere trascritto.

da siste