REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA · nell'organizzazione della Cromatina Eucariotica. ......
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REGOLAZIONEREGOLAZIONEDELL'ESPRESSIONEDELL'ESPRESSIONE
GENICAGENICA
Con Con ESPRESSIONE GENICAESPRESSIONE GENICA si intende quella si intende quellaserie di eventi che dall'attivazione dellaserie di eventi che dall'attivazione dellatrascrizione di un gene, conducono allatrascrizione di un gene, conducono allaproduzione della proteina corrispondente.produzione della proteina corrispondente.
La regolazione di questi processi La regolazione di questi processi èè molto fine molto finee la sua complessite la sua complessitàà aumenta salendo la scala aumenta salendo la scalaevolutiva.evolutiva.
Studiare la regolazione dell'espressione di unStudiare la regolazione dell'espressione di ungene significa accertare in quali tessuti vienegene significa accertare in quali tessuti vieneespresso, in quali condizioni e qual espresso, in quali condizioni e qual èè l'effetto l'effettodi tale espressione.di tale espressione.
Punti di controlloPunti di controllo
OrganizzazioneOrganizzazionedelladella
CromatinaCromatina
NucleosomiNucleosomi: : UnitUnitàà Fondamentale Fondamentalenell'organizzazione dellanell'organizzazione dellaCromatina EucarioticaCromatina Eucariotica
Organizzazione dei NucleosomiOrganizzazione dei Nucleosomi Otto Otto molecole istonichemolecole istoniche
formano formano un un ottameroottamero–– 2 2 molecole di molecole di H2AH2A–– 2 2 molecole di molecole di H2BH2B–– 2 2 molecole di molecole di H3H3–– 2 2 molecole di molecole di H4H4
146 146 bp di bp di DNADNAarrotolate intornoarrotolate intornoall'ottameroall'ottamero
Istone Istone H1 H1 lega il lega il DNADNAtra gli ottameritra gli ottameri
Dal gene alla proteina.Dal gene alla proteina.Dal gene alla proteina.
Eucariotivs.
Procarioti
EucariotiEucariotivsvs..
ProcariotiProcarioti
Come Come èè fatto un gene? fatto un gene?
ProcariotiProcarioti
Come Come èè fatto un gene? fatto un gene?
EucariotiEucarioti
TrascrizioneTrascrizione Sintesi di una molecola di RNA da unoSintesi di una molecola di RNA da unostampo di DNA, ad opera della RNAstampo di DNA, ad opera della RNApolimerasipolimerasi..
Primo livello di controllo si effettuaPrimo livello di controllo si effettuasull'attivazione della RNA sull'attivazione della RNA polimearsipolimearsi..
Procarioti Procarioti pipiùù semplice di semplice di EucariotiEucarioti
Tipi di RNATipi di RNA
Vari processi cellulari, sintesi dei Vari processi cellulari, sintesi dei telomeritelomeri,,inattivazione inattivazione X, trasporto proteine in ERX, trasporto proteine in ER
RNA nonRNA noncodificanticodificanti
piccoli RNA piccoli RNA nucleolarinucleolari, , processamento processamento eemodifica degli modifica degli rRNArRNA
snoRNAsnoRNA
piccoli RNA nucleari, vari processi cellulari,piccoli RNA nucleari, vari processi cellulari,splicing splicing dei dei prepre--mRNAmRNA
snRNAsnRNA
RNA transferRNA transfer, sintesi proteica, , sintesi proteica, adattatoriadattatorifra fra mRNA mRNA ed aminoacidied aminoacidi
tRNAtRNA
RNA RNA ribosomaliribosomali, formano la , formano la struttura basestruttura basedei dei ribosomiribosomi e catalizzano la sintesi proteicae catalizzano la sintesi proteica
rRNArRNA
RNA RNA messagerimessageri, codificano per le , codificano per le proteineproteinemRNAmRNA
FunzioneFunzioneTipo di RNATipo di RNA
Punti di controlloPunti di controllo
Regolazione nei Regolazione nei ProcariotiProcarioti
Operone Operone laclac
Operone Operone triptofanotriptofano
Regolazione negli Regolazione negli EucariotiEucarioti Promotori Promotori ed Enhancers:ed Enhancers: sequenze specifiche legati da sequenze specifiche legati da
proteine chiamate fattori di trascrizioneproteine chiamate fattori di trascrizione PromotorePromotore regione vicina regione vicina al al sito d'inizio dellasito d'inizio della
trascrizionetrascrizione, , sequenze specifichesequenze specifiche EnhancersEnhancers possono essere anche molto distanti dal sitopossono essere anche molto distanti dal sito
d'inizio della trascrizioned'inizio della trascrizione
Regolazione negli Regolazione negli EucariotiEucarioti5' e 3' 5' e 3' Untranslated RegionsUntranslated Regions
Formazione Formazione del del complessocomplessod'inizio della trascrizioned'inizio della trascrizione
TFII H
TFII B
EnhancersEnhancers LaLa maggior parte dei geni richiede maggior parte dei geni richiede un enhancer perun enhancer per
essere attivamente trascrittiessere attivamente trascritti Enhancers Enhancers sono sono i i determinanti temporali determinanti temporali e e spazialispaziali
((tessutotessuto--specificitspecificitàà) ) dell'espressione di dell'espressione di un geneun gene Interazione tra fattori di trascrizione legatiInterazione tra fattori di trascrizione legati
all'enhancer all'enhancer ee fattori di trascrizione legati fattori di trascrizione legati alalpromotore determina l'inizio della trascrizionepromotore determina l'inizio della trascrizione
Enhancers Enhancers sono modularisono modulari La La distanza degli distanza degli enhancers enhancers dal sito d'inizio delladal sito d'inizio della
trascrizione permette l'utilizzo di diversi trascrizione permette l'utilizzo di diversi enhancers perenhancers perun un singolo singolo gene, gene, controllo combinatorialecontrollo combinatorialedell'espressione genicadell'espressione genica
ModularitModularitàà degli degli EnhancersEnhancers
FunzionalitFunzionalitàà dell'enhancer dell'enhancer conconun gene reporterun gene reporter
Enhancer del gene Enhancer del gene myfmyf-5-5((muscolomuscolo--specificospecifico) ) fuso allafuso allaββ--galattosidasigalattosidasi
Topi transgenici ottenutiTopi transgenici ottenutiinserendo il costrutto nelinserendo il costrutto nelpronucleo di pronucleo di un un embrioneembrione
Allo stadio Allo stadio 13.5 13.5 l'embrione l'embrione èèstato colorato stato colorato per per rilevare rilevare lalaββ--galattosidasigalattosidasi
Il gene reporter Il gene reporter èè espresso espresso neineimuscoli dell'occhiomuscoli dell'occhio, , dell'artodell'artointerioreinteriore, del , del collo collo ee nei miotomi nei miotomi((muscoli della schienamuscoli della schiena))
I I fattori di trascrizione chefattori di trascrizione chenormalmente accendono myfnormalmente accendono myf-5-5hanno attivato hanno attivato la la ββ--galattosidasigalattosidasi
Fattori di TrascrizioneFattori di TrascrizioneFattori di TrascrizioniFattori di TrascrizionihannohannoDominio di legame Dominio di legame al DNAal DNADominio di AttivazioneDominio di Attivazione
Diverse Diverse classi di domini diclassi di domini dilegame legame al DNAal DNAFacilitano Facilitano lala formazione formazionedel del complesso di iniziocomplesso di iniziodella trascrizionedella trascrizione
Helix-Turn-HelixProteine omeodominio
Zinc Finger
Leucine Zipper Helix-Loop-Helix
AttivazioneAttivazionedelladella
cromatinacromatina
Attivazione della cromatinaAttivazione della cromatina
Organizzazione dei geniOrganizzazione dei genidelle Globinedelle Globine
Espressione dei geni delleEspressione dei geni delleGlobineGlobine
La La metilazione regolametilazione regolal'espressionel'espressione
Punti di controlloPunti di controllo
Esoni Esoni ed Intronied IntroniSplicingSplicing
RNA RNA polimerasi polimerasi trascrive tuttatrascrive tuttal'informazione (l'informazione (esoni esoni ed introni)ed introni)
RNA messaggero prodotto tramiteRNA messaggero prodotto tramitematurazione differenziale degli maturazione differenziale degli esoniesoni((splicingsplicing).).
mRNA mRNA vengono esportati nel vengono esportati nel citolasmacitolasmaper essere tradottiper essere tradotti
Esoni Esoni ed Intronied IntroniSplicingSplicing
Meccanismi di Meccanismi di SplicingSplicing
Splicing Splicing AlternativoAlternativo
Splicing Splicing alternativo dellaalternativo dellatropomiosinatropomiosina
SplicingSplicing I I siti di siti di splicing splicing devono essere molto precisidevono essere molto precisi
–– Se un Se un introne introne non non viene rimosso si verificanoviene rimosso si verificanomutazioni mutazioni frame-shift o frame-shift o inserzioni di aminoacidiinserzioni di aminoacidi
–– Se un Se un esone viene rimosso si verificanoesone viene rimosso si verificano frame- frame-shift o shift o delezione di aminoacididelezione di aminoacidi
AffinchAffinchèè la la proteina prodotta sia quellaproteina prodotta sia quellaattesaattesa, , tutti gli introni devono esseretutti gli introni devono essererimossirimossi
Produzione diProduzione diuna proteinauna proteina
ControlloControlloPost-Post-TrascrizionaleTrascrizionale
Controllo Trascrizionale Controllo Trascrizionale vs.vs.Post-Post-trascrizionaletrascrizionale
Controllo Controllo a a livello della trascrizionelivello della trascrizione–– Quanto Quanto RNA RNA viene prodottoviene prodotto
Controllo Controllo Post-Post-trascrizionaletrascrizionale–– Quanto Quanto "vive" un mRNA?"vive" un mRNA?–– Quanto viene tradottoQuanto viene tradotto??–– Dove Dove si localizza nella cellulasi localizza nella cellula??
Controllo Controllo Post-Post-trascrizionaletrascrizionale StabilitStabilitàà dell'RNA dell'RNA Inibizione della traduzione di Inibizione della traduzione di RNARNAspecificispecifici
Regola l'efficienza della traduzioneRegola l'efficienza della traduzione Controlla Controlla la la localizzazionelocalizzazionecitoplasmatica degli citoplasmatica degli RNARNA
Regolazione della stabilitRegolazione della stabilitààdell'mRNA della caseinadell'mRNA della caseina
RanaRana, , DrosophilaDrosophilaSintesi proteicaSintesi proteicaProteine ribosomaliProteine ribosomali
DrosophilaDrosophilaDetermina asse anteroDetermina asse antero--posterioreposteriore
BicoidBicoid
TopoTopoCrescita cellulare Crescita cellulare ((ancheancheuterinauterina))
Fattori di crescitaFattori di crescita
Riccio di Riccio di mare, mare, ranaranaOrgannizzazione dellaOrgannizzazione dellacromatinacromatina
IstoniIstoni
RanaRanaDeterminazione Determinazione deldelmesodermamesoderma
Vg1Vg1
TopoTopoFormazione Formazione del del fusofusomitoticomitotico, cilia e , cilia e flagelliflagelli
TubulinaTubulina
Riccio di Riccio di mare, mare, ranarana,,etc.etc.
Regolano ciclo cellulareRegolano ciclo cellulareCiclineCicline
OrganismoOrganismoFunzioneFunzionemRNAmRNA
mRNA mRNA Citoplasmatici tradotti allaCitoplasmatici tradotti allafecondazione fecondazione o o poco dopopoco dopo