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Struttura a forcina nell'RNA
GCTGGGCCATTGGCCCAGCGCUGGGCC AUUGGCCCAGCC GC GG CG CG C Le due sequenze sonoU A perfettamente complementariC GG CA U U L' RNA può muoversi e piegarsi nello spazio. Se si piega in questo modo siC G formano legami a idrogeno tra i nucleotidi e si forma una specie di forcina.C G Queste strutture si possono formare indipendentemente dalla sequenza, bastaG C che questa sia pseudopalindromica. Queste strutture a forcina non si formanoG C nel DNA, ma solo nell' RNA.Quando l' RNA polimerasi arriva al terminatore di trascrizione (che è unaG C sequenza pseudopalindromica come quella precedente), nel momento in cui laU A trascrive questa sequenza forma questa struttura a forcina. La formazione dellaC G forcina viene riconosciuta dall' RNA polimerasi e si ferma per una frazioneG C infinitesimale di secondo.La struttura a forcina ha quindi la funzione di rallentare l' RNA polimerasi e farla andare in stallo per unafrazione di secondo. A questo punto serve unSegnale per far staccare l'RNA polimerasi. In molti terminatoridi trascrizione la sequenza pseudopalindromica è seguita da una fila di uracili. Questa fila di uracili rende il sistema altamente instabile in quanto questi formano pochi legami a idrogeno. Conseguentemente la molecola di DNA si stacca e quindi si stacca anche l'RNA polimerasi. Quindi la fine di trascrizione (il terminatore) è costituito da una sequenza pseudopalindromica + una fila di uracili.
5' 3' promotore sequenza codificante terminatore 3' 5'
A valle A monte del gene del gene
L'RNA messaggero che si forma dalla trascrizione è costituito dalla sequenza codificante del gene, più una parte che sta a monte di questa sequenza e una che sta a valle. Questo messaggero che si forma viene chiamato unità trascrizionale.
Perché l'RNA messaggero deve contenere una sequenza a monte della sequenza codificante? La trascrizione non potrebbe iniziare
direttamente dalla sequenza codificante? L' RNA messaggero per essere tradotto si deve legare ai ribosomi, più precisamente all' RNA ribosomiale (non alla parte proteica), alla subunità piccola. Affinché avvenga questo legame, l' RNA messaggero deve poter "vedere" la sequenza alla quale deve legarsi. Ci sarà quindi una sequenza dell' RNA ribosomiale che è complementare a quella dell' RNA messaggero. Il sito di legame ai ribosomi (sequenza di Shine e Dalgarno) deve quindi trovarsi prima della sequenza codificante del gene. Questa sequenza è costituita da una ripetizione di purine (solo G e A) ed è complementare a una sequenza dell' RNA ribosomiale. Che distanza c'è tra la sequenza che permette all' RNA messaggero di legarsi all' RNA ribosomiale e la sequenza codificante del gene? Ci possono essere al massimo 9 nucleotidi di distanza (dai 7 ai 9), quindi deve essere molto.vicina.All'interno della stessa cellula ci sono migliaia di molecole di fattore dello stesso tipo. Esistono fattori diversi a livello della struttura e questi riconoscono diversi promotori. Gli stimoli a cui la cellula è sottoposta possono essere molto numerosi, quindi i fattori sono responsabili di promotori diversi in momenti diversi. Può succedere che un gene debba rispondere a diversi stimoli e in questo caso quindi può avere più promotori diversi che verranno riconosciuti da fattori diversi. A volte un fattore può legarsi debolmente al promotore a causa della sua struttura, ma nonostante questo si osserva comunque che il gene viene trascritto più volte in maniera efficiente. Come è possibile? Il promotore può rimodellarsi per cambiare la propria struttura nel punto in cui si deve legare il fattore ossia modifica la posizione degli atomi e delle basi per migliorare l'efficienza della trascrizione.efficienza del legame. Si provoca quindi una leggera distorsione della doppia elica. Questa distorsione non può avvenire spontaneamente: ci sono delle proteine (fattori trascrizionali) che, legandosi al promotore, ne rimodellano la struttura. Questi fattori trascrizionali possono legarsi direttamente al promotore oppure lontano da questo di qualche centinaia di basi. In quest utlimo caso questi fattori curvano il DNA per ritrovarsi vicino al promotore. Le sequenze lontane dal promotore a cui si legano i fattori di trascrizione sono gli intensificatori (intensificano la trascrizione di un gene).
La trascrizione negli eucarioti Mentre nei batteri c'è solo un tipo di RNA polimerasi (quello che cambia sono i fattori), negli eucarioti ci sono 3 RNA polimerasi diverse:
RNA polimerasi che trascrive i geni che codificano gli RNA ribosomiali;
RNA polimerasi che trascrive i geni che codificano le proteine;
RNA polimerasi III.
Siccome all' interno delle cellule la
partire da RNA]Come sono stati scoperti gli introni?
Esperimento di Chambonibrido → entità costituita da diverse entità (Y=X+Z).
Come posso creare un ibrido tra due molecole di DNA simili?
Bisogna appaiare l' elica di una molecola con l' elica dell'altra. Devo quindi denaturare le due molecole alzando la temperatura fino a circa 95°. Se poi la riabbasso lentamente, la doppia elica si riavvolgerà e otterrò quindi qualche molecola ibrida. Essendo l' ibrido instabile si utilizzano degli agenti chimici per stabilizzarlo.
Chambon utilizza il gene che codifica l' ovalbumina di pollo. Prende l' RNA messaggero di questo gene dal citoplasma delle cellule e, utilizzando la trascrittasi inversa, lo retrotrascrive in DNA. Poi divide il DNA ottenuto in due diverse provette: in una aggiunge l' RNA messaggero prelevato dal citoplasma e nell' altra l' RNA messaggero prelevato dal nucleo. Denatura le molecole di DNA alzando la
temperatura e poi la riabbassa lentamente per formare le molecole ibride e le osserva al microscopio elettronico. Nella provetta con l' RNA nucleare vede che ci sono regioni della molecola che non si appaiano (introni) e altre che si appaiano (esoni), mentre nella provetta con l' RNA citoplasmatico vede che l' appaiamento è completo. Questo vuol dire che le sequenza che non si appaiano spariscono nel passaggio dell' RNA messaggero dal nucleo al citoplasma. Motivo biologico dell' esistenza degli introni La trascrizione è il passaggio dell' informazione genetica dal DNA all' RNA (poi questa passerà a livello dei ribosomi). E' un processo che, nei suoi caratteri generali, è uguale in tutti i tipi di organismi, ma negli eucarioti i geni sono interrotti ossia costituiti da introni. Queste sequenze non codificanti non sono in numero maggiore rispetto agli esoni, ma sono molto più lunghi. Esistono in quasi tutti i geni di quasitutti gli organismi eucarioti, questi devono avere un significato biologico (replicarli ha un costo energetico). Qualsiasi cellula è soggetta a mutamenti delle sequenze di DNA. Molte di queste mutazioni sono silenti ossia non hanno conseguenze sul fenotipo, quindi la cellula deve aver escogitato un metodo per renderle tali. Le mutazioni avvengono anche spontaneamente (per esempio durante la replicazione): spontaneamente all'interno di qualsiasi cellula una base ogni milione di paia di basi cambia. Se queste mutazioni cadessero tutte sulle sequenze codificanti si accumulerebbero una quantità di mutazioni incompatibile con la vita. La presenza degli introni (e la loro lunghezza) fa sì che se una mutazione cade su una molecola di DNA questa cadrà con maggior probabilità all'interno dell'introne piuttosto che nell'esone. Durante la meiosi avviene la ricombinazione cromosomica (crossing-over) ad opera della RecA che si lega alle doppie eliche.le taglia e le ricuce. La molecola di DNA è raggomitolata, perciò quando viene tagliata dalla RecA viene tagliata in punti diversi. Il fatto che ci siano dei lunghi introni fa sì che la rottura del DNA avvenga all'interno di questi. Gli introni non sono presenti nei procarioti perché questi comporterebbero un aumento del tempo di replicazione. La trascrizione negli eucarioti avviene grazie a fattori trascrizionali che richiamano l'RNA polimerasi II. Questa trascrizione può essere intensificata grazie a molecole che si legano agli enhancers che modificano la struttura tridimensionale del promotore così gli atomi delle basi si dispongono in modo complementare all'RNA polimerasi. Modificazioni dell'RNA messaggero nucleare prima di entrare nel citoplasma: 1. Capping: aggiunta di un "cappuccio" (guanina e 2 gruppi metilici) in 5'. 2.
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