Trascrizione DNA e rimodellamento della cromatina

TRASCRIZIONE NEI BATTERI

L’RNA polimerasi è costituita da 4 subunità che ne formano il core o apoenzima e sono

due subunità alfa, una beta e una beta’ (“beta primo”). La molecola completa, o oloenzima

comprende anche la subunità sigma, che lega l’enzima ai promotori e che si dissocia

successivamente all’inizio della trascrizione, che viene continuata dall’apoenzima. Le

subunità sigma sono specifiche e individuano singole classi di promotori (diversa sigma

->diverse classi di promotori).

I promotori (batterici) sono costituiti da due sequenze definite -35 e -10, in base alla loro

posizione rispetto al punto di inizio +1.

La regione -10 detta TATA box o Pribnow box (promotore) è ricca di A – T e questo

facilita l’apertura della doppia elica. L’inizio della trascrizione avviene al nucleotide +1

rispetto al promotore. Le zone ricche di C – G provocano rallentamenti detti pause, per via

dei 3 legami idrogeno tra C e G.

I siti di terminazione sono formati da sequenze palindromiche di C – G, che portano alla

formazione di anse o loop.

Un’altra modalità di terminazione si serve della proteina tetramerica con attività ATPasica

detta fattore ro (lettera greca), che insegue la polimerasi, sfrutta le pause per avvicinarsi e

il loop (di nucleotidi vari) per raggiungere l’RNA polimerasi e far rilasciare il trascritto dal

loop.

Attivatori: proteine che mantengono l’RNA polimerasi adesa al promotore (non sempre

necessari)

CAP: Catabolite Activation Protein, attivatore importante nell’E.Coli

Repressori: proteine che riducono il livello di trascrizione

Cistrone: segmento di DNA cui corrisponde un solo peptide.

Se l’RNA porta più informazioni è detto policistronico.

TRASCRIZIONE NEGLI EUCARIOTI

Agiscono tre diverse RNA polimerasi: I, II e III, con funzioni diverse (riconoscono

promotori diversi).

- RNA poli I (nel nucleolo) sintetizza il precursore 45S, che maturerà negli rRNA 18S, 28S

e 5,8S.

- RNA poli II (nucleoplasma) sintetizza mRNA (e snRNA, snoRNA, miRNA)

- RNA poli III (nucleoplasma) sintetizza tRNA, RNA 5S, scRNA e alcuni snRNA.

Esse sono costituite da un core enzimatico capace di polimerizzare e differiscono per i

fattori generali di trascrizione (GTF), che nella poli II sono almeno sette:

TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ. Questi, insieme al core riconoscono il

promotore, legano il DNA, lo srotolano e interagiscono con altre proteine.

La poli I riconosce l’elemento promotore core TATA, costituito da due sequenze situate

da -35 a +15 e l’elemento promotore a monte da -150 a -50.

La poli II riconosce una sequenza detta TATA box o promotore basale tra -30 e -25 e

talvolta è necessario anche il CAAT box (-80) per riconoscere un promotore. Riconosce il

TATA box grazie alla TBP (TATA-binding protein), componente della TFIID.

TAF (TBP associated factors): 8-12 fattori associati alla TBP, altamente conservati che

attivano l’istone deacetilasi in corrispondenza del promoter.

Attivatori o recruitment: proteine che tengono l’RNA polimerasi saldamente adesa al

promotore, talvolta uniti a coattivatori o corepressori, che tengono la polimerasi, GTF,

TAF, Mediatore, complessi proteici.

Enhancer: sequenze di DNA che legano proteine regolatrici che incrementano l’efficienza

della trascrizione.

Esistono comunque molti promotori TATA-less riconosciuti da TFIID.

I promotori per RNA poli I e III non hanno né TATA, né CAAT box.

Si pensa che TBP possa riconoscere tutti i promotori.

Per dare inizio alla trascrizione è necessaria la formazione di un complesso di preinizio

(PIC) e quindi la presenza di GTF.

Elementi prossimali (al promotore): GC box (-80) e CAAT box (-100)

Elementi distali: enhancer e silencer.

Agli elementi prossimali e distali si attaccano le proteine regolatrici.

Una volta che si verificano le giuste condizioni (proteine legate a elementi prossimali e

distali e TBP legato al TATA) può attaccarsi la polimerasi II.

Il compito dell’istone acetilasi è quello di rendere più debole il legame tra proteine

(istoniche e non) in corrispondenza del TATA, cosicché il filamento di DNA possa legarsi al

promoter.

Il fattore proteico che determina la fosforilazione della polimerasi II è il TFIIH

(fosforilazione dell’estremità C-terminale) e viene utilizzato per via della sua attività

elicasica.

TFIIH determina la clearance del promotore (il rilascio della polimerasi II dal TATA box).

Importante: Una volta formato un complesso di preinizio stabile, il fattore di trascrizione

TFIIH che ha fosforilato il c-term della polimerasi II permette il distacco di questa, che

abbandona il TATA box a -25 per portarsi in avanti ad aprire i due filamenti di DNA e

sceglierne uno per iniziare la trascrizione dell’mRNA. La molecola nascente è

accompagnata da fattori di allungamento associati alla poli II, quali ELL, ESL, PTEFb.

**Non necessariamente una variazione in corrispondenza del TATAbox provoca

l’annullamento della trascrizione

**NB: snoRNA risultati dello splicing.

PROBLEMA DEL RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA

Fosforilazione, metilazione, acetilazione, ubiquitinazione, sumoilazione alterano le

distribuzioni di cariche elettriche. Il codice istonico è il risultato di tutte le combinazioni

ottenute da questi processi.

**NB: più metilazioni o altro non sempre si sommano

Acetilazione neutralizza le cariche positive dei residui di lisina, diminuisce l’affinità per il

DNA da parte degli istoni e permette il posizionamento dei fattori di trascrizione.

HAT: histone acetyltransferases

HDAC: histone deacetylases

Istoni deacetilati-> trascrizione repressa

Imprinting: fenomeno che determina quale dei due alleli debba sempre esprimersi e

dipende dall’eredità degli stati attivi o repressi della cromatina.

La condensazione della cromatina è determinata dalla metilazione in posizione 5 dei

residui di citosina del CG box, che viene trasformata in 5-metil-citosina.

MeCP2 (proteina) mette in relazione metilazione e deacetilazione.

• 1° controllo dell’espressione genica

Acetilazione