Biologia molecolare

REPRESSIONE DA CATABOLITA

Dall'interazione tra la proteina CAP e il cAMP (AMP ciclico) essa dipende, la cui concentrazione all'interno della cellula è inversamente proporzionale alla concentrazione del glucosio. In sostanza, la proteina CAP si lega al cAMP, questo porterà a far sì che il sito CAP possa essere riconosciuto dalla polimerasi al promotore e quindi si "accenderà" l'operone e verranno trascritti i geni necessari al metabolismo del lattosio. Ciò può avvenire solo in totale assenza di glucosio, poiché se è ancora disponibile del glucosio la concentrazione di cAMP non è sufficiente affinché si formi questo complesso attivo che permette la trascrizione.

1) Presenza di glucosio, assenza di lattosio: i livelli di cAMP sono bassi, quindi la proteina CAP non può legarsi all'operone Lac e dare avvio...

allatrascrizione; inoltre, in assenza di lattosio il repressore non può legarsi all'operatore e quindi non avviene la trascrizione. (È presente il glucosio quindi la trascrizione dei geni dell'operone Lac non è necessaria)

2) Presenza sia di lattosio che di glucosio la trascrizione dei geni dell'operone Lac può avvenire ma avverrà in una quantità minima poiché essendo presente il glucosio la cellula tenderà ad utilizzarlo.

3) Presenza di lattosio, assenza di glucosio la concentrazione di cAMP sarà maggiore poiché in assenza di glucosio, il cAMP si andrà a legare alla proteina CAP e ciò porterà ad un'abbondante produzione di messaggeri che producono le proteine necessarie a metabolizzare il lattosio.

7 Controllo negativo di regolazione trascrizionale: l'operon del triptofano. In questo caso parliamo non di via catabolica ma di via anabolica, ovvero una via attiva che

Il triptofano si lega alla proteina repressore attivandola e induce il suo legame al sito operatore e impedisce il legame della polimerasi (la polimerasi, quindi, è spenta e la sintesi non avviene). Quindi è il cambiamento conformazionale della proteina repressore che avviene, in questo caso, facendo in modo che una volta legato il triptofano la proteina può legare il sito operatore.

L'importanza di parlare di regolazione genica nei procarioti e perché è importante? È legata al fatto che la cellula deve rispondere rapidamente ai cambiamenti ambientali e non vuole produrre niente che non le serva subito. Bisogna ricordare anche che la maggior parte dei geni è espressa costitutivamente, ma quelli regolati sono sottoposti a questo meccanismo di induzione o di repressione. Quindi nei procarioti parliamo di GENI INDUCIBILI (come quelli trascritti nell'operone del lattosio,

può leggere il DNA ma dovrà usare diversi fattori di trascrizione che dovranno legarsi al DNA prima di permettere il legame della polimerasi. Nei messaggeri procariotici sappiamo che a livello di una determinata sequenza abbiamo informazioni per più geni che portano alla formazione di più proteine con funzioni correlate; mentre a livello di una sequenza di messaggero eucariotica abbiamo informazioni per un solo gene. Inoltre, nell'mRNA eucariotico abbiamo la presenza del cap in 5' e della coda di poliA in 3' (non presenti nei procarioti).

Negli eucarioti interverranno, quindi, moltissime proteine che serviranno a far sì che inizi la trascrizione, ovvero tante proteine che legano varie sequenze cis-agenti. Le proteine cis-agenti sono quelli responsabili del riconoscimento del promotore e sono quelle che dovranno aggregarsi alla polimerasi a livello del promotore. Il promotore sarà caratterizzato da sequenze necessarie affinché inizi.

La trascrizione, ma anche altre sequenze (SEQUENZE ENHANCER), ovvero dei siti intensificatori che possono permettere l'istimolo dell'inizio della trascrizione; queste sequenze possono trovarsi anche molto distanti dal nucleo del promotore (da 100 bp a migliaia di bp di distanza) e nonostante la loro distanza possono influenzare la trascrizione di un gene.

Le RNA polimerasi degli eucarioti sono di 3 tipi:

1. Polimerasi I che trascrive per gli RNA ribosomiali
2. Polimerasi II che trascrive per i messaggeri
3. Polimerasi III che trascrive per gli RNA transfer e per gli altri piccoli RNA

Le polimerasi eucariotiche hanno molte subunità (circa 12) che formano un aggregato. Alcune di queste subunità sono comuni a tutte e tre le polimerasi. (RPB = RNA polimerasi di tipo B, perché oltre alla nomenclatura I, II e III abbiamo anche quella che indica le polimerasi con A, B e C).

CONFRONTO TRA LE POLIMERASI EUCARIOTICHE E PROCARIOTICHE

Quindi abbiamo detto che abbiamo 12 subunità,

di cui 5 sono omologhe alle subunità della polimerasi procariotica. In particolare, le subunità eucariotiche 1 e 2 sono omologhe alle subunità beta' e beta procariotiche, le subunità eucariotiche 3 e 11 sono omologhe alle subunità alfa presente sulla polimerasi procariotica e la subunità 6 eucariotica è omologa alla omega procariotica. Poi ci sono altre subunità eucariotiche che invece non sono presenti nella polimerasi procariotica, e sono la 5, 8, 10 e 12. Infine, ci sono delle subunità specifiche per ciascuna delle 3 polimerasi eucariotiche, per esempio nell'RNA polimerasi II è presente sulla subunità 1 il dominio carbossi-terminale (CTD) che è costituita da una sequenza ripetuta di 7 amminoacidi, è un dominio assente nella polimerasi procariotica (è presente solo nella subunità alfa).

nell'inizio Il DOMINIO CARBOSSI-TERMINALE (CTD) è coinvolto della trascrizione

E poi vedremo anche come è coinvolto nella maturazione del trascritto, nell'inserimento del cappuccio, nella poliadenilazione e nel ruolo nell'inizio dello splicing. Ora vediamo il suo della trascrizione.

Questa è un'immagine di bande prodotte facendo migrare su un gel le varie subunità della polimerasi II e vediamo che la subunità più pesante è quella che lega il DNA e che ha la coda CTD costituita da una sequenza ripetuta di 7 amminoacidi (YSPTSPS)n, ossia tirosina (Y), prolina (P), serina (S) e la treonina (T), i due residui più importanti sono la serina e la treonina perché sono siti di fosforilazione da parte di alcune proteine chinasi specifiche che regolano le funzioni del dominio CTD.

Quindi quando inizia la trascrizione si deve formare un complesso di pre-inizio e la coda CTD verrà fosforilata a livello di posizioni specifiche dei residui amminoacidici su essa presenti, in particolare la serina.

diinizio- Nella polimerasi II (di eucarioti unicellulari) abbiamo una sequenza simil-TATABOX che si trova a-26 dal sito di inizio e una sequenza di attivazione a monte che si chiama UAS (upstream activated sequences) che si trova tra -100 e -200 dal sito di inizio.

Nella polimerasi III (di eucarioti multicellulari) abbiamo un promotore molto più complesso. Possiamo riconoscere la TATABOX e tutta una serie di sequenze che caratterizzano un promotore di questo tipo, quali sequenze iniziatori, sequenze enhancer, sequenze isolatore.

Nelle polimerasi III (che caratterizzano gli rRNA e tRNA) abbiamo per quanto riguarda il tRNA la BOXA e la BOXB, mentre per gli rRNA abbiamo la BOXA e la BOXC che si trovano a valle del sito di inizio della trascrizione.

11 DIFFERENZE TRA IL PROMOTORE BATTERICO E DELLE 3 POLIMERASI EUCARIOTICHE

POLIMERASI 1: composto da 2 sequenze. Abbiamo un nucleo del promotore, che si trova in una regi