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REGOLAZIONE ESPRESSIONE GENICA EUCARIOTI EDITION - Coggle Diagram
REGOLAZIONE ESPRESSIONE GENICA EUCARIOTI EDITION
A differenza dei procarioti gli eucarioti sono molto più complessi e se si pensa soprattutto se si pensa agli
eucarioti pluricellulari
: questi infatti sono
spesso
caratterizzati da
diversi livelli di sviluppo
e
alta specializzazione cellulare
per adattarsi alle diverse funzioni.
Questo fa si che ci sia bisogno di una
regolazione sia SPAZIALE
che
TEMPORALE
Questa regolazione avviene su più punti dell'espressione genica: l'mRNA eucariotico viene: trascritto, processato, esportato dal nucleo e tradotto e
ciascuna di queste tappe può essere regolata
, tuttavia la regolazione più frequente avviene a livello della trascrizione e per questo la regolazione divide in:
TRASCRIZIONALE
; regola la quantità di RNA trascritto
Solitamente la RNA pol. ha un tasso di trascrizione basale proprio, dovuto al suo reclutamento da parte dei fattori di trascrizione.
Per modificare ed influenzare i livelli di trascrizione si utilizzano delle
SEQUENZE REGOLATORIE
che vengono
legate da delle specifiche proteine
regolatorie per alterare i livelli di trascrizione
Queste possono essere
più o meno vicine al PROMOTORE
della trascrizione: due proteine che si legano a siti tra loro lontani nel DNA possono comunque interagire tra loro perchè
il DNA si piega
In questo grafico sono messe
in relazione
la
possibilità di interazione di due sequenze
(Y) rispetto alla
distranza tra loro
(X) mostrando che la flessibilità del DNA fa si che sia
più probabile interagiscano proteine a 500 pb. di distanza piuttosto che a 100 pb.
ENHANCER
: delle sequenze regolative che servono a
potenziare la trascrizione
rispetto ad
uno specifico promotore
a cui si riferisce la sua azione
Questa azione è possibile grazie a delle proteine definite
ATTIVATORI TRASCRIZIONALI
che
legano gli enhancer
Esiste anche un tipo di r
egolazione negativa
per cui ci sono delle proteine dette
REPRESSORI
che non reprimono la trascrizione ma
impediscono l'azione degli enhancer
.
Hanno diversi meccanismi di azione:
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STRUTTURA
Tutti gli attivatori sono caratterizzati da diversi domini:
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MECCANISMO DI FUNZIONAMENTO: gli attivatori influenzano la trascrizione sostanzialmente in
2 modi
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Gli enhancer hanno siti di legame non per un unico attivatore ma per diversi attivatori dal momento che un gene può essere attivato in risposta a molte situazioni differenti.
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Perchè il ruolo degli attivatori trascrizionali sia puntuale
, considerato che può attivare anche promotori abbastanza da sè distanti sono necessari delle proteine specifiche
Esistono infatti delle proteine delle
ISOLATORI
che sono in grado di
frapporsi fisicamente tra le sequenza enhancer e i promotori
, bloccando l'azione di un enhancer su determinati promotori e quindi
permettendo un'azione specifica sui promotori
di cui si necessita.
Sono anche presenti dei
RESPONSE ELEMENT
ovvero delle
sequenze, presenti all'interno di enhancer
, che si
legano
a degli
attivatori trascrizionali
che servono ad attivare
specifiche risposte
(come la risposta al siero o ai glucocorticoidi o al calore). Possono essere attivati da fattori di trascrizione diversi e possono essere posti a monte di più geni ma tutti attivano una specifica risposta.
POST-TRASCRIZIONALE
: dopo che un mRNA è stato trascritto questo viene processato esportato e tradottto: per regolazione post trascrizionale si intende la regolazione di questi passaggi intermedi.
Per far avvenire questa regolazione entrano in gioco delle sequenze che a questo punto non riguardano più di DNA ma l'RNA, nello specifico si tratta delle estremità non tradotte delle RNA pol: il
5' UTR e il 3'UTR
5' UTR
Questa parte dell'RNA regola soprattutto l
'efficienza di traduzione
delle proteine derivanti dagli mRNA.
Qui vi sono delle
sequenze di mRNA
che si organizzano a formare
strutture terziarie
come hairpin o la sequenza IRES o piccole cornici di lettura riconosciute da delle proteine.
Delle
proteine si legano
a queste strutture andando ad
interferire nel legame dell'mRNA con il ribosoma
e quindi andando a interferire con l'efficienza della traduzione
3'UTR
regola la
LOCALIZZAZIONE SUBCELLULARE:
un mRNA in seguito alla sua traduzione può localizzarsi e essere
tradotto in diversi luoghi della cellula
in modo tale che la sua
azione sia spazialmente selettiva
Questo trasporto può avvenire grazie al citoscheletro o a specifiche proteine.
ESEMPIO
Durante lo sviluppo dell'embrione di Drosophila tutte le cellule si fondono in un'unica megacellula i cui nuclei sono disposti all'esterno della cellula
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EMIVITA:
Al 3' possono venirsi a creare delle strutture come hair pin e forcine che
preservano l'mRNA dalla degradazione
andando ad agire sull'emivita e quindi sulla
stabilità dell'RNA
.
ESEMPIO
mRNA FERRITINA e TRANSFERRINA
Il ferro è fondamentale sia mantenuto a
livelli costanti
nella cellula e la sua gestione è affidata a due proteine:
la
FERRITINA
che serve a
conservare il ferro nelle cellule
la
TRANSFERRINA serve al trasporto del ferro
nell'organismo
RECETTORE DELLA TRASFERRINA
è quindi il
modo attraverso cui la cellula si approvvigiona del ferro
L'OMEOSTASI del ferro è affidato quindi ai livelli di mRNA di recettore della transferrina e della ferritina, a loro volta regolati grazie alle sequenze 5'UTR e 3'UTR
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INIBIZIONE DA miRNA
Inoltre in questa sezione dell'RNA ci sono anche dei siti di legame con i
miRNA
ovvero dei micro RNA e comportano la
degradazione dell'mRNA
o il
blocco della traduzione
MECCANISMO
I geni che codificano per i miRNA vengono trascritti generando dei
precursori dei miRNA
che raggiungono il citosol
Questi precursori vengono processati
dal complesso DICER
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Per capire a cosa fossero dovute le differenti cellule e i diversi stadi di un organismo sono stati fatti più esperimenti per capire se questo fosse dovuto a una
Diversa espressione genica
di geni sempre presenti
Eliminazione differenziale
di geni che quindi implica una diversa espressione
La prima opzione è quella giusta:
i geni sono sempre presenti ma DIVERSAMENTE ESPRESSI
Si sono prese degli
ovociti di rana
che sono state
private del loro nucle
o e quindi del loro DNA
Si prendono i
nuclei da
delle
cellule adulte
e li si inseriscono negli ovociti.
Si nota che queste cellule sono in grado di divenire girini e portare avanti lo sviluppo.
Questo significa che
le cellule adulte hanno ancora i geni necessari per lo sviluppo
, non sono stati persi
