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espressione genica
processo attraverso cui l’informazione di un gene viene decodificata
meccanismi mediante i quali un gene vieneselettivamente espresso o non espresso
regolazione o controllo dell’espressione genica
controlli post-trascrizionali
geni a espressione costitutiva
geni a espressione regolata
sequenza regolatrice di DNAproteine regolatricidell’espressione genica
elica-giro-elica
zinc finger (dita di zinco)
leucine zipper (dimero a cerniera lampo di leucina)
domini o motivi strutturali
proteine regolatrici dell’espressione genica
proteine regolatrici dell’espressione genica
regolazione +
regolazione -
sequenza regolatrice di DNA
come operano sequenze regolatrici e proteine regolatrici?
cellula procariotica: E. coli
operone del triptofano
operone = cistroni + unico promotore
triptofano disponibile: operone spento
triptofano non disponibile: operone acceso
proteina regolatrice: repressore del triptofano
sequenza regolatrice: operatore
cistrone: sequenza di DNA codificante per una proteina
controllo negativo (prevalente nei procarioti)
repressore del triptofano
triptofano funziona da co-repressore
operone reprimibile
gene costitutivo
proteina regolatrice: attivatore
controllo positivo
sequenza regolatrice: operatore
lattosio = glucosio + galattosio
enzimi per il metabolismo del lattosio: β-galattosidasi ,lattosio permeasi, galattoside trans-acetilasi
operone lac (operone del lattosio)
operone lac (operone del lattosio)
controllo negativo e controllo positivo
glucosio è il substrato preferenziale per produrre energia
operone lac (operone del lattosio)
- lattosio
controllo negativo
+ lattosio
assenza del controllo negativo
[glucosio] [cAMP]
+ lattosio
- glucosio
CAP: proteina attivatrice dei geni catabolici (regolazione positiva)
CAP+
CAP: proteina attivatrice dei geni catabolici (regolazione positiva)
repressore (regolazione negativa)
lac operon
eucarioti pluricelullari
risposte ai cambiamenti dell’ambiente
differenziamento cellulare
processo attraverso cui una cellula di un tessuto acquisisce le proprietàmorfologiche e strutturali che la caratterizzano
epiteliale
connettivo
muscolarenervoso
zigotecellulegerminali
cellulesomatiche
“specializzazione cellulare”
primo esperimento di clonaggio di un organismo animale pluricellulare
clone: individuo con tutti gli elementi cellulari geneticamente uguali
durante il differenziamento cellulare non c’è perdita di materiale genetico,le differenze fra le varie cellule stanno nei sistemi di regolazione di espressione genica
geni tessuto-specifici (dipendono dal differenziamento cellulare)
geni a espressione costitutiva (house-keeping)
geni a espressione regolata
cellule eucariotiche
non ci sono operoni
integrazione di diversi segnali sul promotore
compattamento del DNA in cromatina
RNA polimerasi eucariotiche richiedono ifattori generali di trascrizione
oltre ai fattori generali di trascrizione gli eucarioti presentanoproteine regolatrici dette fattori trascrizionali specifici
proteine regolatrici negli eucarioti si chiamano fattori trascrizionali
dominio di legame al DNA (motivo strutturale visto in precedenza)
dominio di attivazione della trascrizione
proteine regolatrici: due domini
proteine regolatrici: attivatori
le proteine attivatrici si legano a sequenze di DNA regolatoriedette enhancer
formazione di anse di DNA (DNA looping)
mediatore
proteine regolatrici: repressori o inibitori
le proteine inibitrici si legano a sequenze di DNA regolatoriedette silencer
eterocromatina: struttura molto compatta
eucrocromatina: struttura decondensata
eucrocromatinaeterocromatina
nuclei interfasici
si può regolare l’espressione di un gene modificando l’organizzazione della cromatina
proteine regolatrici modificano la struttura locale della cromatina
modificando covalentemente gli istoni
rimodellando i nucleosomi
rimuovendo i nucleosomi
sostituendo i nucleosomi
acetilazione di lisinametilazione di lisina
fosforilazione di serina
proteine regolatrici modificano la struttura locale della cromatina
istone acetilasi (HAT)
complesso di rimodellamentodella cromatina
metilazione della citosina rende il DNA meno trascrivibile
il quadro di metilazione viene trasmesso durante la duplicazione del DNA
forma di eredità che si “sovrappone” alla eredità genetica che coinvolgecambiamenti nella sequenza nucleotidica di un gene
si può dunque influenzare “l’architettura” dei nostri geni senza modificarela sequenza del DNA
la metilazione di una base del DNA può inattivare il gene in questione, viceversail suo distacco attiva l’espressione del gene
eredità epigenetica
un tipo di meccanismo epigenetico si basa sull’eredità di modificazioni istoniche
meccanismi mediante i quali un gene vieneselettivamente espresso o non espresso
regolazione o controllo dell’espressione genica
controlli post-trascrizionali
miRNA: microRNA
si appaiano agli mRNA e ne regolano stabilità
riducono la traduzionedella proteina