Riassunto Biologia molecolare

Modificazioni post-traduzionali degli istoni

Le modificazioni post-traduzionali degli istoni, come acetilazioni, fosforilazioni e metilazioni, avvengono soprattutto alle estremità N-terminali dei loro residui amminoacidici e hanno un effetto sulla stabilità del nucleosoma. Ad esempio, le acetilazioni e le fosforilazioni riducono il carattere basico degli istoni, rendendo meno stabile l'interazione tra ottamero e DNA carico negativamente.

Queste modificazioni degli istoni non sono spontanee, ma richiedono l'intervento di vari tipi di enzimi, tra cui gli istoni acetiltransferasi (HAT) e deacetilasi (HDAC). L'acetilazione degli istoni è correlata allo stato trascrizionale dei geni. Infatti, gli istoni acetilati sono caratteristici dei geni attivi, mentre gli istoni deacetilasi sono presenti nell'eterocromatina inattiva.

Al contrario, la metilazione degli istoni è associata all'inattività del gene, così come lo è la metilazione delle isole CpG del DNA.

Le code N-terminali degli istoni sono bersaglio di molte proteine che hanno un dominio di 4 alfa-eliche, presente in tutti i fattori trascrizionali.

Per decondensare la cromatina è necessaria l'acetilazione degli istoni, anche se questa non è del tutto sufficiente per spacchettare tutta la struttura dell'ottamero istonico nei nucleosomi, perché senza spostamento o rimozione dei nucleosomi la trascrizione non può avvenire, ed è per questo che i promotori e gli enhancer dei geni attivi si trovano in regioni prive di nucleosomi.

La metilazione degli istoni è una reazione mediata da una classe di enzimi detti iston metil trasferasi (HMT) e prevede il trasferimento di un gruppo metilico ad una lisina o un'arginina presente all'estremità N-terminale degli istoni H3 o H4. Il donatore dei gruppi metilici è la S-adenosil metionina (SAM).

COMPLESSI DI RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA ATP-DIPENDENTI:

Per lo spostamento dei

Per liberare i nucleosomi dalle regioni dei promotori è necessario l'intervento di particolari complessi proteici detti "rimodellatori ATP-dipendenti" che rendono libero un tratto del promotore che così diventa accessibile ai fattori trascrizionali.

I rimodellatori non sono specifici per particolari siti, è necessario l'intervento di altri fattori specifici che riconoscono e legano la regione del gene bersaglio da dove richiamano il complesso di rimodellamento che avvia la sua attività ATP-dipendente.

Le principali famiglie di rimodellatori ATP-dipendenti sono:

• SWI/SNF
• ISWI
• sottotipi di ISWI

La regolazione post-trascrizionale comprende meccanismi di regolazione epigenetica come la metilazione, le modifiche istoniche, ecc. Questi meccanismi vanno a modificare la regolazione genica non solo all'inizio della trascrizione, ma anche ad altri livelli come l'allungamento, la traduzione, la post-trascrizione, ecc. Inoltre, lo splicing alternativo è un meccanismo di espressione genica.

E può produrre proteine differenti dello stesso gene.

EDITING DELL'RNA= L'editing dell'RNA è un processo simile allo splicing: mentre quest'ultimo opera sugli esoni mescolandoli in ordine diverso per ottenere trascritti diversi, nei processi di editing vengono cambiati gli esoni a livello delle basi. Cambiando una o più basi all'interno di una sequenza esonica si ottengono codoni diversi da quelli di partenza e che, di conseguenza, portano ad amminoacidi diversi durante il processo di traduzione.

I principali meccanismi di editing sono:

• DEAMMINAZIONE SITO SPECIFICA: Una base viene deamminata, e di conseguenza si trasformerà in un'altra base. Prendendo in esame la citosina, se subisce una reazione di deamminazione reagendo con una molecola di acqua si trasformerà in uracile. Le deaminasi modificano la citidina in uracile e l'adenina in inosina. Questo tipo di deamminazione non deve essere confusa con il danno spontaneo.

che subisce il DNA.- AGGIUNTA DI U NEGLI ESONI : Il gRNA (RNA guida) è in grado di aggiungere degli uracili a monte, a valle, odentro la sequenza codificante, andando a modificare le triplette.Il gRNA è diviso in 3 regioni: all'estremità 5' abbiamo l'ancora ed è in grado di legarsi all mRNA che devesubire l'inserimento di U. La seconda regione determina il punto esatto dove dovranno essere inserite le U ela terza collocata all'estremità 3' è una sequenza di poli -U.

CONTROLLO POST-TRASCRIZIONALE MEDIATO DAL FERRO =Controllo dei livelli di ferro nell'organismo.Alcuni metalli come ferro, zinco e rame sono necessari x glienzimi che catalizzano reazioni redox, e per strutturareancune proteine.Questi metalli devono essere presenti in quantità limitateperché un loro eccesso può essere tossico per la produzionedi radicali.Il ferro può essere facilmente dosato a livello ematico, infattile

Le nostre cellule hanno dei sistemi per internalizzare il ferro, come la transferrina e il suo recettore. Poi abbiamo la ferritina, proteina usata per il deposito di ferro. Se c'è poco ferro avrò bisogno di più recettori e meno ferritina, e viceversa. La regolazione di questi 2 elementi è data da 2 mRNA ed è un esempio di regolazione post-trascrizionale. È dovuto infatti ad un elemento detto 'iron responsive element' che si trova o nella regione 5' non tradotta dell'mRNA della ferritina, o nella regione 3' non tradotta dell'mRNA della transferrina. A questa sequenza si lega una proteina detta ACONITASI a cui si può legare anche il ferro. Quando è presente il ferro, l'aconitasi lo lega, mentre quando non c'è, l'aconitasi si lega agli iron responsive element. Quando il ferro è in eccesso, quindi l'aconitasi è legata al ferro, la ferritina viene

• RNA 6S: blocca il legame dell'RNA Pol dell'E.Coli al fattore σ70 e così blocca tutta l'espressione dei geni basali.
• SHORT RNA: hanno una lunghezza variabole (80-100 nucleotidi) e possono sia attivare che inibire l'espressione. In entrambi i casi l'RNA si lega ad una regione vicina o che copre l'RBS, ma in un caso attiva la traduzione, e in un altro la reprime.
• RNA Ryb: viene espresso quando siamo in presenza di elevati livelli di ferro, esso lega i trascritti di alcune proteine che hanno a che fare con l'accumulo di ferro e richiama diverse RNAasi che mediano la degradazione di questi trascritti.
• OxyS: è un RNA che non si appaia con nessuna sequenza, ma forma una struttura particolare che riconosce tutti i messaggeri che contengono (generalmente al

Cerca nella cellula i DNA virali complementari, le tracce dell'infezione. Se trova un DNA virale corrispondente, la proteina si apre e mette in azione delle nucleasi per tagliarlo.

L'interferenza dell'RNA (RNAi) è un meccanismo di silenziamento post-trascrizionale: un RNA a doppio filamento (dsRNA) blocca in modo specifico l'espressione dei geni omologhi attraverso l'appaiamento con l'mRNA bersaglio e la degradazione dello stesso. Questo processo rappresenta in piante e animali un sistema di difesa naturale contro infezioni causate da virus a RNA, nonché un possibile meccanismo di regolazione dei geni durante la crescita e lo sviluppo.

RNA come silenziatore: i microRNA

• Sono filamenti di acido nucleico lunghi 19-22 basi non codificanti per proteine
• Sono direttamente coinvolti nella genesi di molti tumori
• Queste molecole hanno la capacità di inibire la traduzione dell'mRNA in proteine. Sono regolatori

La proteina FMRP che è associata al complesso RISC è responsabile della regolazione