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TRASPOSONI
Frammenti di DNA che si possono inserire all'interno di nuove regioni cromosomali: alcuni possono copiare se stessi e aumentare il loro numero all'interno del genoma, altri dipendono da altri trasposoni per fare ciò.
Sono responsabili della variabilità genetica (per selezione naturale) e responsabili di grandi riarrangiamenti cromosomali ed eventi mutagenici (a seconda dei punti dove si inseriscono).
Scoperti in Zea mais da McClintock, la quale ricevette il Nobel. Come mai stessa pannocchia di mais avesse dei chicchi di colore diverso.
Partì studiando pannocchie con chicchi di almeno due colori diversi, da cosa dipendeva? Mentre il chicco di mais con colore normale contiene il gene richiesto per sintetizzare quel determinato pigmento, nel chicco con colore diverso allora il gene dovrà essere mutato. Scoprì che questo era stato interrotto da un trasposone, inattivando il gene. Trovò anche chicchi mutati in cui
però c'erano delle strisce di colore normale, e non solo gene era stato interrotto dal trasposone ma in alcuni cloni di cellule il trasposone se ne era già andato e c'era stato il recupero del colore normale. → Stesso meccanismo anche in fiori di Antirrhinum, cresciuti in 21°C e in 15°C anche questo dovuto ad un trasposone che si attiva soltanto a T più basse.
I trasposoni nel genoma sono abbondanti: nell'Homo sapiens circa 44%, in Zea mays 60% e in A. thaliana 14%. Ma la maggior parte dei trasposoni sono silenti, altrimenti tutte le mutazioni a cui porterebbero sarebbero non compatibili con la vita, ad esempio negli esseri umani sono quasi completamente silenti.
Si pensa proprio che il meccanismo epigenetico del silenziamento sia dovuto al fatto che questo DNA estraneo (trasposoni o DNA virale) nel genoma in qualche modo doveva essere silenziato. Zea mays invece possiede moltissimi trasposoni attivi. È stato anche osservato che knock out
di controllo (mutanti wild-type). Si osserva un aumento significativo dell'attivazione dei trasposoni nei mutanti ddm rispetto ai mutanti wild-type. Questo conferma che la metilazione del DNA svolge un ruolo importante nel silenziamento dei trasposoni. Inoltre, è interessante notare che i trasposoni si trovano principalmente nelle regioni centromeriche e peri centromeriche del DNA. Queste regioni sono anche caratterizzate da una maggiore metilazione del DNA. Ciò suggerisce che la metilazione del DNA potrebbe essere un meccanismo utilizzato dalle cellule per silenziare i trasposoni in queste regioni. In conclusione, l'attivazione dei trasposoni può portare ad un aumento delle mutazioni e la metilazione del DNA sembra essere un meccanismo chiave per il loro silenziamento. L'esperimento condotto sui mutanti ddm conferma l'importanza della metilazione del DNA nel controllo dei trasposoni.pianta normale. Si è osservato in molti casi che i trasposoni sierano spostati nel genoma. Quindi sì la metilazione è responsabile del silenziamento dei trasposoni. (esempio pianta diminuisce sua dimensione) 38SILENZIAMENTO IMPORTANTE QUINDI PER MANTENIMENTO DELL'INTEGRITA' GENOMICA!! (molti trasposoni contengono geni che codificano per la trasposasi, enzima che serve per la trasposizione nel cromosoma, se silenziati gene trasposasi non trascritto e quindi no trasposizione) Meccanismo: come fa il genoma a riconoscere i propri geni da quelli che non sono dell'organismo stesso? Bisogna però prima ricordare che queste regioni che contengono i trasposoni contengono un'alta densità di piccoli RNA trascritti di 24 nt. Questi RNA fanno parte della famiglia small interfering RNAs (siRNA), che una volta trascritti e processati sono in grado di legarsi alla proteina AGO (ARGONAUTE), la quale è in grado di guidare gli RNA sulle sequenze
complementari del DNA da cui erano stati sintetizzati. Questi piccoli RNA ritornano ora nella loro forma matura, portandosi dietro Argonaute e una serie di enzimi che servono per metilare quelle stesse regioni e quindi eterocromatizzarle. RNA trascritto da una particolare RNA pol, trasformato in un RNA duplex da una RNA polimerasi RNA-dipendente. Il duplex viene tagliato in piccoli frammenti di RNA duplex che includono anche isiRNA. Quest'ultimi si legano ad AGO e vengono portati nelle sequenze complementari del DNA. Serve da target per DNA da cui originati per reclutare metilasi in modo da permettere la metilazione istoni e il silenziamento del DNA. Quindi la metilazione grazie a questi siRNA è una metilazione de novo, che viene mantenuta da MET1, CMT2 e CMT3. Sistema epigenetico utilizzato dalle piante per regolare la fioritura. La cromatina "attiva" può essere regolata e può essere aperta per permettere alla RNA pol di svolgere la sua funzione. Questaviene regolata da modificazioni covalenti nelle code istoniche, come metilazione lisina 4 H3 (H3K4), acetilazione H3K9 e H3K27 (K= Lys).→La cromatina non attiva “attivamente repressa” può a sua volta essere suddivisa in eterocromatina facoltativa ed eterocromatina costitutiva. La prima si forma su geni che sono regolati durante lo sviluppo oppure regolati da segnali ambientali, inattivi in alcuni momenti ma attivi e quindi riaccesi in altri. La seconda, ovvero l’eterocromatina costitutiva, si assembla su elementi ripetitivi (DNA satelliti o trasposoni) e mantiene anche un alto livello di compattamento perché si deve impedire che queste regioni vengano trascritte.→Cromatina a basso stato di segnale non accumula né modificazioni attive né modificazioni repressive degli istoni e può essere considerata non programmabile. 39“Da dove veniamo?” Domanda che da sempre ci poniamo, ci sono tante possibili risposte in libri e fiction.
Ad esempio, "Origin" di Dan Brown, dove però l'esperimento di Miller-Urey viene in qualche modo svalutatoconsiderato come fallimento, poiché prodotti solo pochi aa. In realtà produrre molecole piùcomplesse partendo da delle semplici molecole è un grande traguardo. 3 problemi da affrontare: ➢ No prove geologiche dell'ambiente prebiotico poiché parliamo di epoche moltoantecedenti ➢ No fossili che possono ricondurci a questi sistemi prebiotici ➢ Non si ha una definizione di vita unica per tutta la comunità scientifica La parola "vita" in sé ha un valore solo filosofico, dal punto di vista scientifico vale poco poiché gliscienziati cercano un concetto che sia sperimentabile in laboratorio. Definizione operativa di vitada parte della NASA: <Astrobiology Magazine ha intervistato un americano che è stato il primo a produrre sistemi di auto-replicazione, composti da enzimi RNA, senza l'intervento esterno. Durante l'intervista, avvenuta nel 2013, egli ha esposto questa definizione, nata durante un seminario di più scienziati della NASA, in quanto vi era la necessità di sapere cosa essa fosse, ovvero di poter capire in qualche modo cosa stessero cercando di trovare nel sistema solare ed extrasolare. Convergono sul fatto che per avere vita bisogna avere un'evoluzione darwiniana. Per far sì che si abbia evoluzione darwiniana bisogna avere mutazione ed ereditabilità; quindi, ci deve essere per forza una variazione di forma e funzioni. Vita vista quindi come un flusso di energia, che parte da un livello di energia più alto per arrivare a prodotti di energia più bassa. Si deve però parlare di sistema e non di individui, sistemi che si autosostengono.
autotrofica permette di partire da una componente molto semplice, come l'anidride carbonica, fino ad arrivare agli amminoacidi. ➢ Teoria eterotrofica sostiene che la vita sia nata da molecole organiche complesse, come gli amminoacidi, che si sono formate in modo casuale. ➢ Teoria panspermica ipotizza che la vita sia arrivata sulla Terra da altri pianeti o da comete. Indipendentemente dall'origine della vita, è certo che la Terra ha subito un lungo processo di evoluzione che ha portato alla comparsa di organismi sempre più complessi. Questo processo è stato guidato da meccanismi di selezione naturale e adattamento all'ambiente. Oggi, la vita sulla Terra è estremamente diversificata, con milioni di specie che popolano ogni angolo del pianeta. La comprensione dell'origine della vita e del suo sviluppo nel corso dei miliardi di anni è un campo di ricerca affascinante che continua a suscitare interesse e curiosità.<p>La teoria eterotrofica prenderà il nome di brodo primordiale. La teoria extraterrestre della vita viene da fuori, dallo spazio (una branca di questa teoria è la panspermia). La teoria autotrofica, enunciata da Wachtershauser, parte da alcune constatazioni: ci può essere un sistema in cui non c'è bisogno di ossigeno, siamo in un'atmosfera primitiva riducente priva di ossigeno, con un'intensa attività vulcanica con la presenza di molte rocce "pirite". La pirite è composta da zolfo e ferro, ed ha una superficie carica positivamente. Si pensa quindi che questa superficie abbia il ruolo di catalizzatore, ovvero di aiutare, accelerare o di fornire il substrato giusto per certe reazioni chimiche. La fonte di C è il monossido di carbonio, che attraverso la produzione di acido acetico e poi di acido piruvico, porta alla sintesi dei primi aa. La teoria di un mondo di zolfo di ferro pressurizzato suggerisce un'origine rapida da</p>Un metabolismo autotrofico di costituenti a basso peso molecolare si verifica in un ambiente di solfuro di ferro e esalazioni magmatiche calde. L'acido piruvico, CH3-CO-COOH, è uno dei componenti più cruciali del metabolismo intermedio esistente. Si verifica in numerose vie metaboliche, in particolare il ciclo riduttivo dell'acido citrico e le vie che producono amminoacidi e zuccheri. È stato suggerito che l'acido piruvico o il suo anione piruvato si formassero primordialmente per doppia carbonilazione. Cody et al. forniscono supporto sperimentale per questo suggerimento. Mostrano che l'acido piruvico si forma dall'acido formico in presenza di solfuro di ferro a 250 °C. L'acqua, inizialmente, è assente e si forma essenzialmente solo dalla deidratazione dell'acido formico>>. Teoria in opposizione con quella del brodo primordiale. Alcune prove recentemente trovate a favore della teoria autotrofica grazie alle fosse oceaniche.
idrotermali dove abbiamo a profondità oceaniche fosse con acqua calda (intorno ai 200/250°C) e pressioni molto alte (200Mpa).
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