Biologia molecolare - Appunti

ENHANCER

da quegli elementi considerati parte del promotore, in particolare sono sequenze

cis-agenti che possono occupare sia posizioni upstream che downstream, poichè

la sua posizione rispetto al promotore non deve essere necessariamente fissa,

infatti non devono necessariamente essere vicini ai promotori, per cui è possibile

trovare degli enhancer a parecchie centinaia di migliaia di paia di basi di distanza a

valle o a monte del sito d'inizio della trascrizione. In particolare la loro funzione è

quella di legare diversi (visto che sono moduli) fattori di trascrizione sviluppo e

l’

tessuto-specifici, che vanno ad aumentare efficienza di trascrizione.

In particolare essendo dei moduli di sequenza possono legare diversi fattori di

trascrizione che rispondono a diverse vie di trasduzione del segnale, per cui si

possono formare differenti complessi di trans-attivazione diversificati momento

per momento e tessuto per tessuto.

Tuttavia tutto questo funziona ovviamente con il solito concetto di tetering, per cui

se un enhancer con i suoi fattori di

trascrizione legati si trova molto distante dal promotore, ovviamente questi fattori devono in

qualche modo contattare l’apparato di trascrizione basale, e riescono a farlo solamente se si

organizza una CURVATURA DEL DNA ,ovvero si formi un ansa che porti questi fattori nelle

vicinanze del promotore dove andranno a fare tetering con l’apparato di trascrizione basale.

Inoltre dal punto di vista strutturale, un enhancer non differisce molto da un promotore, infatti

entrambi contengono sequenze base e moduli regolativi che vengono legate da proteine

specifiche, tuttavia, la densità di tali moduli è maggiore negli enhancer in quanto la loro

lunghezza media è pari a circa 100 bp (paia di basi).

Inoltre in alcuni casi, l'orientamento dell'enhancer può essere invertito senza inficiarne in

alcun modo l'attività, oppure è addirittura possibile excidere l'enhancer dal cromosoma,

reinserirlo in un'altra posizione, senza che la sua efficienza cali,o ancora possono funzionare

se si trovano nella regione 3’non tradotta del gene, o anche se si trovano in un introne.

implicati nell’attivazione trascrizionale,

Tuttavia oltre ad elementi CIS-AGENTI ovvero gli

enhancer, esistono anche altri elementi regolativi cis-agenti (posizionati anche molto

lontano dal promotore), come ad esempio i SILENCERS, che funzionano reclutando delle

silenziamento dell’apparato

proteine che hanno un effetto di di trascrizione basale, o

meglio un effetto di repressione della trascrizione.

Inoltre, discutere di trascrizione di un gene di classe II, significa anche identificare e

conoscere gli elementi TRANS AGENTI ,e il ruolo che queste proteine DIFFUSIBILI hanno

all’interno del processo trascrizionale.

In particolare questi elementi trans-agenti sono dei FATTORI TRASCRIZIONALI (TF) che

andando a legare quegli elementi cis-agenti di cui abbiamo appena discusso, svolgono

diversi ruoli.

In particolare vediamo che esistono diversi tipi di fattori trascrizionali, ovvero:

-Fattori di trascrizione generali (GTF)sono quegli elementi trans-agenti che si legano al

promotore basale, e sono coinvolti nel meccanismo di riconoscimento del promotore e

quindi nell’inizio della trascrizione, perché infatti sono quelle proteine che assemblandosi

in maniera consecutiva formano il PIC, o complesso di pre-inizio, cioè quella struttura

fondamentale e necessaria affinchè possa essere reclutata l’Rna pol II a livello del

promotore dei geni di classe II.

-Fattori di trascrizione ubiquitari sono quei fattori trascrizionali che si trovano quasi

sempre legati a sequenze cis-agenti (promotore prossimale o enhancers) posti sempre a

monte del sito di inizio della trascrizione.

l’efficienza della trascrizione

In particolare incrementano in quei geni costitutivamente

espressi (housekeeping).

-Fattori di trascrizione inducibilisono quei fattori trascrizionali che si trovano quasi

sempre legati a sequenze cis-agenti (solo enhancers) che in questo caso possono essere

posizionati o a monte o a valle del sito di inizio della trascrizione.

In particolare sono implicati nell’attivazione della trascrizione tessuto/sviluppo-specifico.

Sappiamo che negli eucarioti l’Rna polimerasi non è capace di riconoscere

COMPLESSO e

DI PRE-INIZIO = selezionare da sola il promotore, soprattutto perchè in questo caso non

analogo di quel fattore σ,

PIC esiste un che nei procarioti è fondamentale

affinchè la polimerasi possa riconoscere il promotore e iniziare la trascrizione.

Quindi negli eucarioti l’Rna polimerasi, non è capace da sola di iniziare la trascrizione (visto

che non c’è σ), ma dipende in modo assoluto da tutta una serie di fattori di trascrizione

generali, che assemblandosi in maniera sequenziale formano quel complesso di pre-inizio

che insieme all’enzima costituiscono l’apparato di trascrizione basale necessario

(PIC), pol σ

per trascrivere qualunque promotore, infatti il PIC, si comporta allo stesso modo dei

alternativi, ovvero è sempre implicato, non solo nel riconoscimento generico di un promotore,

ma anche in quello specifico, in modo da trascrivere le diverse classi di geni che presentano

promotori specifici. di classe II e quindi specifico per legare l’Rna pol II

Quindi vi sarà un PIC specifico per i geni

che quindi viene aiutato nel riconoscimento e nella selezione del promotore basale dei geni di

classe II, un altro specifico per i geni di classe I e per i geni di classe III.

In particolare questo complesso di pre-inizio (PIC) equivale alla formazione del complesso

infatti anche qui corrisponde alla tappa limitante dell‘intero processo

chiuso dei procarioti, in

quanto è una reazione all’equlibrio(costante equlibrio), per cui cosi come si può formare

questo complesso chiuso, allo stesso modo può andare incontro a dissociazione.

Tuttavia è stato visto che questa tappa va incontro a regolazione, infatti esistono tutta una

serie di fattori trascrizionali che venendo reclutati in maniera sequenziale, regolano ogni

singola tappa del processo, mediando la formazione di interazioni sempre più forti che

stabilizzano l’intera struttura e quindi l’intero complesso.

prevede l’iniziale assemblaggio

In particolare la formazione del PIC, a livello del promotore

di quello che viene chiamato complesso DAB, chiamato cosi perché si forma

dall’assemblaggio sequenziale di tre fattori di trascrizione generali che in ordine

sono:TFIID-TFIIA-TFIIB, che insieme formano questo complesso basale necessario affinché

si formi tutto in complesso di pre-inizio,infatti è deputato al riconoscimento del promotore

dell’Rna pol di classe II,

basale dei geni di classe II e al reclutamento che cmq è capace di

riconoscerlo solo se risulta essere preventivamente legata ad un fattore di trascrizione

generale chiamato TFIIF,che conferisce alla polimerasi la capacità di andare a legare

specificatamente il complesso DAB.

In particolare l’azione congiunta del complesso DAB e del fattore di trascrizione TFIIF,

mimano le funzioni del fattore σ dei procarioti, perché possiamo immaginare che sia DAB

che TFIIF contengano separatamente le funzioni del fattore σ, ovvero da un lato quello di

(complesso DAB) e dall’altro quello di far legare l’Rna pol

riconoscere il promotore (TFIIF).

si forma grazie all’assemblaggio sequenziale

Quindi abbiamo detto che il complesso DAB,

di tre fattori di trascrizione, in particolare IL PRIMO PASSAGGIO nella formazione di tale

complesso a livello del promotore contenente una TATA BOX canonica, è il legame del

fattore:

TFIID = è un complesso multi proteico composto da TBP (proteina che lega la TATA) e una

serie (circa 10) di TAFs (fattori associati a TBP) classe specifica. In particolare risulta

essere il primo fattore di trascrizione che si lega, poichè possiede una proteina che è

implicata nel riconoscimento e nel legame di una sequenza specifica posta a livello del

promotore basale, ovvero la TATA box. Tuttavia questo complesso risulterà legarsi per

primo anche in quei casi in cui la TATA box non risulta canonica o addirittura in quei casi in

cui la TATA è completamente assente, ovvero a livello di quei promotori denominati TATA

LESS.

Quindi in particolare questo complesso multiproteico risulta essere formato da 2 fattori

(1)TBP e (2)TAFs che giocano un ruolo importante nel riconoscimento e nel reclutamento

dell’Rna pol.

In particolare vediamo:

E’ l’unico fattore generale di trascrizione che prende contatti specifici con il

 TBP

Dna, infatti si lega nel solco minore del Dna a livello di una TATA box che si trova centrata a

al 5’del sito di inizio della trascrizione di quasi tutti i geni trascritti dalla Rna

circa -25bp

polimerasi II.

In particolare questa proteina presenta una struttura a sella di cavallo e presenta un asse di

simmetria rotazionale doppio (pseudodiadico) che rispecchia quella asimmetria

pseudodiadica presente a livello della sequenza della TATA box.

Tuttavia la regione concava della sella risulta essere formata da 10 piani antiparalleli

4 ά-eliche

attraverso i quali si lega al DNA, mentre la superficie convessa presenta che

possono interagire con diversi fattori, come fattori di trascrizione generali, sia con le TAFs,

sia con eventuali attivatori o co-attivatori trascrizionali.

è deputata a fare contatti con il Dna, mentre l’altra

Quindi una superficie (concava) (convessa)

è disponibile per contattare altre proteine.

In particolare TBP nella sua struttura presenta 2 loops (staffe) al cui interno sono presenti una

serie di aa (tirosina o fenilalanina) con anelli benzenici che andandosi ad intercalare tra le basi

di entrambi i terminali della sequenza della TATA, provocano una curvatura (bending) del Dna,

attraverso la formazione di due punti di kink che racchiudono la curvatura.

Infatti questa curvatura indotta da TBP non è una curvatura che possiamo sfruttare per creare

un superavvolgimento necessario per separare i due filamenti di dna, anche perché

l’appaiamento tra le basi viene mantenuto,ma questa curvatura che nasce e si esaurisce tra i

due punti di kink è necessaria perché conferisce al promotore una topologia che permette agli

(del PIC) e all’Rna pol II di formare un associazione più

altri fattori di trascrizione generali

stretta di quanto sarebbe possibile sul dna lineare (poiché la curvatura fa si che la TATA box

si pieghi verso il solco maggiore, allargando il solco minore), e nello stesso tempo rende il

solco maggiore libero di essere riconosciuto da altre proteine necessarie alla trascrizione.

Quindi in definitiva la presenza di TB