Genetica I

REGOLAZIONE POST-TRASCRIZIONALE

Small RNA (o sRNA), piccole molecole da poche decine a qualche centinaio di nt, non tradotte, che si appaiano a specifiche regioni di un RNA bersaglio per complementarietà (almeno parziale). I principali meccanismi: i) liberano o coprono il sito di attacco dei ribosomi (permettendo o inibendo la traduzione); ii) stabilizzando o destabilizzando un trascritto verso l'azione degradativa di specifiche ribonucleasi, quindi esonucleasi degrada RNA batterico, invece legame di uno small RNA impedisce questa degradazione oppure può favorirla.

Nei procarioti la stabilità degli mRNA è molto bassa, emivita di 5 min, e l'attacco del mRNA dalle esonucleasi può essere influenzato dall'attacco di strutture secondarie.

Regolazione mediante RNA antisenso del gene omp di E. coli:

Quando l'osmolarità del mezzo aumenta, la cellula riduce la produzione della proteina OmpF per contribuire a mantenere

L'osmolarità cellulare. Si attiva un gene regolatore chiamato micF (la sigla sta per RNA complementare d'interferenza con l'mRNA). L'RNA di micF, un RNA antisenso, si lega alla sequenza complementare nella 5' UTR dell'mRNA di ompF e ne impedisce il legame al ribosoma. Quando l'osmolarità è alta la cellula riduce la produzione della proteina ompF per mantenere l'osmolarità, per fare ciò si attiva un gene regolatore, chiamato micF, e micF codifica un RNA antisenso che va a legarsi alla sequenza complementare nella 5' UTR dell'RNA messaggero di ompF, questo impedisce il legame del ribosoma e quindi la traduzione. Così impedisce l'ingresso degli ioni nella membrana cellulare. Alcune molecole di mRNA contengono sequenze regolatrici chiamate ribointerruttori (riboswitch), a cui possono legarsi molecole regolatrici che influenzano l'espressione genica attraverso la formazione di strutture.

secondarie nell'mRNA. Sembrano essere comuni nei batteri in cui regolano circa il 4% di tutti i geni. 261

Un ribointerruttore controlla la sintesi della vitamina B12: quando la forma attiva della vitamina B12, chiamata coenzima B12, è presente, si lega al ribointerruttore e l'mRNA si avvolge in una struttura secondaria che impedisce al ribosoma l'accesso al sito di legame. In assenza del coenzima B12, l'mRNA assume una struttura secondaria differente, nella quale il sito di legame al ribosoma è disponibile e così la traduzione ha inizio, gli enzimi vengono sintetizzati.

La repressione mediata da RNA attraverso i ribozimi: I ribozimi sono molecole di RNA dotati di attività catalitica. Nella 5' UTR dell'mRNA di glmS ci sono 75 nucleotidi che agiscono da ribozima. Quando il GlcN6P è assente, il gene glmS viene trascritto e tradotto per produrre l'enzima che sintetizza GlcN6P. Tuttavia, quando il GlcN6P è presente in quantità sufficiente,

1. REGOLAZIONE POST-TRADUZIONALE

Blocco della funzione enzimatica da parte del prodotto finale della catena metabolica.

Es: controllo della catena biosintetica del Trp: il prodotto del primo gene, antranilatosintasi, presenta un sito allosterico che viene legato dal Trp; in seguito a legame, il sito catalitico cambia configurazione e viene inattivato e non può più catalizzare i passaggi della via biosintetica del trp.

Regolazione trp da 3 meccanismi:

• repressione
• attenuazione
• controllo post-traduzionale
2. ELEMENTI PRINCIPALI DI REGOLAZIONE GENICA DEGLI EUCARIOTI

Maggiori differenze nella regolazione genica tra pro - ed eucarioti:

Premessa: la regolazione genica negli eucarioti è meno conosciuta di quella dei procarioti, poiché ha maggior dimensione e complessità dei meccanismi di regolazione e dalla difficoltà di

1. Rimodellamento della cromatina
2. Modificazione degli istoni
3. Metilazione del DNA
4. Meccanismi di regolazione coordinata

1. La cromatina può assumere diverse conformazioni per regolare l'espressione dei geni:

1. La cromatina può condensarsi formando una struttura chiamata nucleosoma, in cui il DNA è avvolto attorno al nucleosoma. Questo rende il DNA meno accessibile alle proteine regolatrici.
2. Alcuni complessi possono causare lo svolgimento del DNA sul nucleosoma, esponendo il DNA associato ai nucleosomi.
3. Il core istonico può essere rimosso, esponendo una porzione di DNA.

2. Durante la trascrizione, la struttura della cromatina si modifica e il DNA diventa più accessibile all'apparato della trascrizione. Le regioni intorno ai geni diventano sensibili all'azione della DNasi1, e queste regioni sono chiamate siti ipersensibili alla DNasi1. Questo suggerisce che la cromatina assume una conformazione più aperta per consentire il legame con le proteine regolatrici della trascrizione.

B) Modificazione degli istoni:

1. La metilazione degli istoni avviene tramite enzimi chiamati istone metiltransferasi, che aggiungono gruppi metile a determinati amminoacidi (di solito lisina o arginina) degli istoni.