Espressione genica

Un modo semplice per visualizzare l’espressione genica

RNA “dot-blot”

Livelli di regolazione dell’espressione genica

Genoma Organizzazione del genoma

L’espressione dei tRNA isoaccettori dipende dal numero di copie dei geni

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 1 2 3 4 5 6 7

Numero di copie dei geni per tRNA (%)

Ab

bo

nd

an

za c

ell

ula

re d

ei

tRN

A

ccucac

uga

uag

gca

icg

cca

uuu

guggaa

gua

caa

ucuiguigc

iga

cuu

uuciac

guc

gcc

Abb

onta

nza

cellu

lare

dei

tR

NA

Numero di copie dei geni per tRNA (%)

Duplicazione (1% dei geni / milione anni)

Divergenza per mutazioni (0.1% / milione di anni)

La duplicazione genica genera nuovi geni e nuove possibilità di regolazione

I geni duplicati dell’emoglobina sono diversamente regolati

Livelli di regolazione dell’espressione genica

Genoma Organizzazione del genoma

Accesso al genoma

In vivo, il DNA è fortemente impaccato in unastruttura nucleo-proteica (CROMATINA) che:

•Compatta il DNA in modo da renderlo dimensio- nalmente compatibile con le dimensioni nucleari;•Stabilizza il DNA;•Avvicina sequenze (incluse quelle di controllo) linearmente assai distanti tra loro.

• Riduce drasticamente l’accessibilità dei fattori trascrizionali e della RNA polimerasi al DNA

La struttura della cromatina può essere modificata in modo regolato

Acetilazione degli istoni - rimodellamento della cromatina

- creazione di siti di legame per fattori trascrizionali

Livelli di regolazione dell’espressione genica

Genoma Organizzazione del genoma

Accesso al genoma

Trascrizione

Regolazione negativa (repressione) della trascrizione di lac

Un segnale (il lattosio) attiva la trascrizione facendo dissociare il repressore dal DNA

Regolazione negativa dell’operone del triptofano

Un segnale (il triptofano) reprime la trascrizionefacendo associare il repressore al DNA

Regolazione positiva attivazione dell’operone Lac

un segnale che indica assenza di glucosio si lega ad un attivatore facendolo associare al DNA.

Le dimensioni e la complessità delle regioniregolative (più che il numero dei geni)aumentano all’aumentare della complessità biologica

a) ‘enhancer’ (fino a 50 kb a monte del sito di inizio della trascrizione!)b) ‘basal promoter’ o promotore prossimale (non più di 200 bp dal sito di inizio)

Livelli di regolazione dell’espressione genica

Genoma Organizzazione del genoma

Accesso al genoma

Trascrizione

Maturazione dell’RNA

I geni eucariotici sono soggetti a splicing

Lo splicing può generare prodotti alternativi

Livelli di regolazione dell’espressione genica

Genoma Organizzazione del genoma

Accesso al genoma

Trascrizione

Maturazione dell’RNA

Sintesi proteica

Degradazione dell’RNA

Piccoli RNA possono regolare la degradazione del messaggero e la sintesi di proteine

Espressione genica

L’evoluzione modifica l’organizzazione dei genomi e l’espressione dei geni.

I’espressione genica è soggetta a una precisa regolazione spaziale e temporale.

La regolazione dell’espressione può avvenire a livelli diversi e secondo modalità diverse.

La maggior parte degli eventi regolativi interessano la trascrizione.

Uno stesso gene può essere soggetto a diversi livelli di regolazione.

Alcuni princìpi fondamentali di regolazione sono validi per tutti gli organismi.