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TRASCRIZIONE DEL DNA - Coggle Diagram

- - - - i PROMOTORI devono essere accessibili ai TFs e inoltre possono trovarsi molto lontano dal CORE. Per risolvere questo problema la RNA POLIMERASI II utilizza molte PROTEINE e TFs
      - il DNA è associato a PROTEINE ISTONICHE in struttura complessa e affinchè un GENE si riesca ad esprimere deve trovarsi nella regione di EUCROMATINA, quella più accessibile
        
        dopo la TRASCRIZIONE: ottameri vengono riassemblati grazie a dei FATTORI specifici, senza lasciare residui di DNA
    - - promuovono l'inizio della trascrizione
      - TFIIB si lega direttamente o tramite COATTIVATORI, gli attivatori posti più a monte sul DNA
      - l'attivazione di TFIIB attira altre PROTEINE che garantiscono un corretto posizionamento della RNA POLIMERASI
    - - 2) RNA POLIMERASI e il resto dei FATTORI di trascrizione si assemblano sul PROMOTORE
      - 3) TFIIH utilizza ATP per aprire la DOPPIA ELICA di DNA dando inizio alla trascrizione ed esponendo il FILAMENTO STAMPO
      - 1) la TATA BOX viene riconosciuta e legata al FATTORE di trascrizione TFIID tramite TBP, che rende possibile l'attacco di TFIIA e TFIIB
      - 4) EVASIONE DELLA TRASCRIZIONE:
        
        2) dall'RNA POLIMERASI si staccano tutti gli altri TF generali
        
        1) TFIIH fosforila le SERINE della lunga CODA C-terminale dell'RNA POLIMERASI II mentre TFIID rimane legato al PROMOTORE per molti geni
    - - è composto da varie subunità, più di 20, alcune comuni nelle diverse specie
      - le diverse subunità hanno funzioni diverse, alcune usate per l'attivazione altre per l'evasione
      - mette in comunicazione gli ATTIVATORI con l'RNA POLIMERASI II, chiamato RNA POL II OLOENZIMA
      - presenta una composizione variabile
  - - - si assemblano sul PROMOTORE, COMPLESSO di PRE-INIZIO, PIC
      - svolgono diverse FUNZIONI:
        
        riconoscimento del PROMOTORE
        
        reclutamento e posizionamento della RNA POLIMERASI
        
        apertura DNA e inizio della trascrizione
      - sono proteine necessarie per tutti i GENI trascritti dall' RNA POLIMERASI II, non specifici di un singolo GENE
      - ma ne esistono di SPECIFICI che servono per una determinata CLASSE di GENI SPECIFICI
      - TFs:
        
        TFIID: riconosce TATA BOX, si lega ad essa ed inizia il processo di assemblaggio. Ma è anche in grado di riconoscere PROMOTORI senza TATA BOX
        
        TFIIB
        
        TFIIA
      - ne esistono anche di specifici: TF SPECIFICI
        
        si legano a sequenze REGOLATORIE PARTICOLARI (come enancher, silencer, HRE) e modulano SOLO UN SOTTOINESIME di GENI
    - - PROSSIMALI: che si trovano vicino al SITO DI INZIO (a monte)
      - DISTALI: che si trovano lontani dal sito di INIZIO (a valle)
    - - CLASSE II: per GENI che codificano per mRNA, quindi per le PROTEINE, ma anche per una serie di altri RNA
      - CLASSE III: per GENI che codificano per piccoli RNA
      - CLASSE I: per GENI trascritti nel NUCLEO
      - ogni RNA POLIMERASI possiede COFATTORI ALTAMENTE SPECIFICI
    - - ENANCHER: ATTIVATORI
        
        sono separati dai loro promotori da Kb e alcuni risiedono persino su CROMOSOMI DIVERSI
        
        contengono elementi di controllo differenti, corta sequenza di DNA che funziona da SITO di LEGAME per uno specifico FATTORE di trascrizione regolativo
        
        funzionano grazie al un ripiegamento della CROMATINA indotto dall'attacco di PROTEINE che si trovano sul PROMOTORE
      - SILENCER: REPRESSORI
        
        meno abbondanti e legano i FATTORI di trascrizione per ridurre l'efficienza di quest'ultima, INEBITORI
      - la quantità di mRNA nella cellula dipende dalla sua VELOCITA' DI SINTESI e DEGRADAZIONE, emivita breve che determina la quantità di PROTEINE SINTETIZZATE
  - - - viene garantita dai FATTORI DI ALLUNGAMENTO che stabilizzano la RNA POLIMERASI II
      - l'estrema lunghezza dei geni eucariotici richiedo una stabilità del complesso di ALLUNGAMENTO
    - - CODA costituita da una serie di RIPETIZIONI con diversa lunghezza di AMMINOACIDI della SEQUENZA YSPTSPS
      - diverse PROTEINE ed ENIMI regolano l'allungamento e la maturazione dei trascritti che vengono reclutati a seconda dello stato di fosforilazione
      - CODA molto LUNGA della RNA POLIMERASI che esce dall'enzima
    - - serve a produrre un mRNA pronto ad essere tradotto
      - avviene mediante 3 processi.
        
        2) PROCESSI di RIMOZIONE di sequenze non CODIFICANTI:
        
        SPLICING:
        
        2) si verifica l'attacco dell'ADENINA del branch point al SITO DI SPLICING al 5'
        
        3) taglio dell'estremità 5' dell'INTRONE, unione covalente all'ADENINA, formazione di un'ANSA, un cappio, nella molecola di RNA
        
        1) fosforilazione delle SERINE che attrae le PROTEINE per lo SPLICING, le quali riconoscono la sequenza esone, introne, esone, introne e rompono le giunzioni tra questi due legando tra loro gli esoni
        
        4) l'estremità 3' OH dell'ESONE reagisce con quella dell'ESONE vicino, rilasciando l'INTRONE
        
        l'mRNA appena trascritto presenta INTRONI, sequenze NON CODIFICANTI che non possono trovarsi nell'RNA maturo
        
        in questo processo sono coinvolti: snRNA ovvero piccole molecole di RNA NUCLEARI formati da molecole di RNA complessate in subunità proteiche
        
        SPLICEOSOMA:
        
        snRNA + PROTEINE
        
        possiede funzioni enzimatiche
        
        è una complessa macchina molecolare che si occupa di "tagliare e cucire" il pre m-RNA per rimuovere gli INTRONI e unire gli ESONI, producendo un mRNA maturo
        
        complesso che opera questo processo attua un lavoro molto preciso ma può commettere ERRORI
        
        ERRORI di SPLICING: DEGENERAZIONE dell'mRNA
        
        SPLICING CORRETTO: mRNA passa dal NUCLEO al CITOPLASMA per essere tradotto
        
        SPLICING INCORRETTO: rimangono alcuni pezzi di INTRONI che segnalano un problema nello SPLICING. Presenza di una TRIPLETTA di STOP alla quale si legano le proteine nel CITOPLASMA e portano alla DEGENERAZIONE dell'mRNA, sequenza inutile da tradurre
        
        DEGENERAZIONE mediata da NONSENSO:
        
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        1) REGOLAZIONE della STABILITA' e della TRADUZIONE del mRNA:
        
        POLIADENILAZIONE:
        
        la CODA viene aggiunta dopo che una serie di FATTORI ha riconosciuto uno specifico segnale che indichi la presenza di un pre m-RNA che viene tagliato a valle del segnale
        
        la CODA è aggiunta dalla POLY (A) POLIMERASI (PAP) che legge le sequenze consenso, esamero AAUAAA
        
        CODA di POLI A ha una lunghezza variabile, 20-25 NUCLEOTIDI
        
        le ADENINE sono aggiunte dopo la TRASCRIZIONE
        
        processo post-trascrizionale che porta alla maturazione e alla stabilizzazione dell'mRNA grazie all'aggiunta di una lunga sequenza di DENOSINE all'estremità 3' di una molecola di pre m-RNA, formando così una CODA di POLI A
        
        l'estremità 3' dell'mRNA è matura
        
        il SITO di POLIADENILAZIONE è di circa 10-30 NUCLEOTIDI e si trova a valle della sequenza consenso, AAUAAA dell'mRNA
        
        CAPPING:
        
        l'enzima GUANILIL-TRANSFERASI aggiunge all'estremità 5' dell'mRNA GUANOSINA, che viene legata con un LEGAME COVALENTE.
        
        La GUANOSIVA viene poi metilata dalla GUANINA METIL-TRASFERASI formando un CAP 0. Altri modificazioni portano alla formazione di CAP 1, CAP 2 ecc.
        
        l'estesa fosforilazione della SERINA 5 del CTD da parte di TFIIH attrae i FATTORI DI CAPPING
        
        FUNZIONI del CAP al 5':
        
        segnale l'estremità 5' degli mRNA degli eucarioti distinguendoli da altri trascritti
        
        nel NUCLEO, si lega al COMPLESSO PROTEICO CAP-BINDING COMPLEX che aiuta l'RNA ad essere modificato es esportato correttamente
        
        nel CITOPLASMA, rende l'mRNA più resistente
        
        svolge un ruolo chiave nel processo di TRADUZIONE, lettura corretta dell'mRNA
        
        avviene quasi subito, dopo circa 25 NUCLEOTIDI
        
        3) PROCESSI che amplificano il POTENZIALE INFORMATIVO, aumentano la varietà genica:
        
        SPLICING ALTERNATIVO:
        
        SITI ALTERNATIVI di POLIADENILAZIONE
        
        PROMOTORI ALTERNATIVI:
        
        RNA EDITING:
      - avviene contemporaneamente alla TRASCRIZIONE: man mano che l'mRNA si forma viene subito maturato grazie a FATTORI DI MATURAZIONE richiamati dalla RNA POLIMERASI
      - nella FASE POST-MATURAZIONE: le PROTEINE ALY riconoscono gli mRNA maturi grazie alle PROTEINE TAP, recettori di esportazione, che consentono il trasporto degli mRNA dal NUCLEO al CITOPLASMA attraverso il poro nucleare
    - - DEADENILAZIONE:
        
        accorciamento o riduzione della CODA di POLI A, si riduce la stabilità dell'mRNA e non c'è più un legame con le PABP, PROTEINE che hanno il compito di evitare la degradazione
      - DECAPPING:
        
        rimozione del CAP al 5'
- - - - INFORMAZIONE PROTEICA
      - SEGNALE DI FINE: fa cessare la trascrizione
      - SEGNALE DI INIZIO: indica l'inizio della trascrizione
    - - geni semplici e organizzati in gruppi informazionali, POLICISTRONICI: portano l'informazione per più geni e vengono trascritti in un UNICO RNA
      - ORGANIZZAZIONE STRAUTTURALE
        
        INFORMAZIONE PROTEICA:
        
        si trova subito dopo il SITO DI INIZIO
        
        SEGANALE DI FINE:
        
        CODONE di STOP costituito sempre da sequenze PALINDROMICHE, altamente ripetute e ricche di AT
        
        SEGANLI DI INIZIO:
        
        PROMOTORE
        
        sequenza a monte dell'inizio della trascrizione
        
        possiede una POLARITA' che orienta la RNA POLIMERASI
        
        consente l'attacco della RNA POLIMERASI, la quale si attacca al FILAMENTO STAMPO, e dei FATTORI che facilitano l'inizio della trascrizione
        
        presenta sequenze PALINDROMICHE, TATABOX: sequenze di consenso che sono altamente ripetute e ricche di AT, nei promotori batterici sono in posizione -10 e -35
        
        SEQUENZA -10, SITO DI DENATURAZIONE
        
        RNA POLIMERASI si lega a questa sequenza molto ricca di AT e apre la DOPPIA ELICA, attivando la sua attività ELICASICA per denaturare i LEGAMI H
        
        DENATURAZIONE: processo che comporta la perdita della struttura tridimensionale nativa di una proteina o di un acido nucleico, come in questo caso, causando la rottura di LEGAMI NON COVALENTI
        
        FATTORE SIGMA:
        
        permette il posizionamento dell'enzima RNA POLIMERASI sul filamento stampo
        
        non stimola l'allungamento, viene perso dopo l'incorporazione di 4-9 RIBONUCLEOTIDI
        
        COFATTORE essenziale per il riconoscimento del PROMOTORE e per lo stimolo della trascrizione
        
        si combina con la RNA POLIMERASI creando un cambiamento conformazionale detto "A MANO APERTA" che è quello che permette l'attività ELICASICA per la DENATURAZIONE.
        
        la conformazione aperta è in continuità con l'apertura della BOLLA di TRASCRIZIONE: OLOENZIMA
        
        quando inizia la trascrizione fa ritornare l'RNA POLIMERASI nella sua forma "A MANO CHIUSA"
        
        CICLO:
        
        1) inizio abortivo
        
        2) fase di allungamento del filamento e distacco del fattore sigma
        
        ne esistono di VARI TIPI:
        
        mostrano un elevato grado di variabilità
        
        sono molto meno conservati delle altre subunità della RNA POLIMERASI
        
        presentano funzioni analoghe a quelle dei FATTORI TRASCRIZIONALI GENERALI negli EUCARIOTI
        
        in una singola cellula ne esistono diverse varianti (ES: E. coli ha 7 fattori sigma)
        
        DIFFERENTI FATTORI SIGMA, RISPONDONO a DIFFERINTI PROMOTORI
        
        alcuni sono in grado di REGOLARE l'ESPRESSIONE GENICA
        
        ogni specie batterica ne possiede un diverso numero
      - hanno piccole dimensioni
    - - struttura INTERROTTA, DISCONTINUA
        
        SEQUENZE REGOLATRICI:
        
        ESONI: sequenze che codificano per PROTEINE
        
        INTRONI: sequenze che non codificano per PROTEINE, vengono trascritti e subito dopo vengono eliminati (SPLICING)
      - hanno grandi dimensioni
      - geni singoli, MONOCISTRONICI
      - hanno 3 diversi PROMOTORI COMPLESSI, con elementi regolatori anche distanti dal SITO DI INIZIO:
        
        RNA POLIMERASI II: mRNA
        
        RNA POLIMERASI III: tRNA
        
        RNA POLIMERASI I: rRNA
      - una volta trascritti sono soggetti a SPLICING e talvolta TESSUTO SPECIFICI
      - presentano una diversa concentrazione di CROMATINA, eucromatina-eterocromatina
      - ne esistono di 3 CLASSI
        
        II CLASSE
        
        hanno una TATA BOX in cui si accomoda la RNA POLIMERASI per la trascrizione
        
        hanno un CODONE DI INZIO AUG e un CODONE DI STOP in presenza del terzo ESONE
        
        presentano una fase di riconoscimento del PROMOTORE complessa
        
        III CLASSE
        
        possono presentare PROMOTORI INTERNI alla sequenza genica, regioni ICR
        
        sono sottoposti a un processo di maturazione
        
        codificano per tRNA, rRNA 5S (non richiedono modifiche chimiche) e vari snRNA
        
        PROMOTORI della RNA POLIMERASI III:
        
        TIPO II: es: tRNA, contiene elementi interni BOX A e BOX B
        
        TIPO III: es: U6 snRNA, contiene elementi a monte del TSS
        
        TIPO I: es: 5S rRNA, contiene elementi interni BOX A e BOX C
        
        vengono trascritti dalla RNA POLIMERASI III
        
        FATTORI di TRASCRIZIONE della RNA POLIMERASI III:
        
        TFIIIB: contiene TBP ed analoghi TFIIB
        
        TFIIIC: riconosce BOX A e BOX B o A e C e recluta TFIIIB
        
        TFIIIA: specifico per geni 5S rRNA
        
        PROCESSAMENTO e MATURAZIONE dei tRNA:
        
        modificazione chimica delle basi poichè 1 base su 10 non è un RIBONUCLEOTIDE STANDARD
        
        SPLICING degli INTRONI, meccanismo "taglia e cuci"
        
        rimozione di SEQUENZE LEADER dai PRECURSORI mediante taglio o tramite modificazioni chimiche
        
        sostituizione di NUCLEOTIDI con CCA
        
        I CLASSE:
        
        sono costituiti da brevi sequenze di NUCLEOTIDI, CLUSTER ripetuti in TNDEM (centinai di copie)
        
        sono sottoposti ad un processo di maturazione
        
        codificano per gli rRNA 28S, 18S e 5,8S
        
        hanno un UNICO PROMOTORE
        
        grandi geni
        
        sono geni situati vicino all'estremità di SPECIFICI CROMOSOMI che nel NUCLEO interferiscono, si associano per formare un NUCLEOLO, luogo in cui avviene sia la TRASCRIZIONE degli rRNA che la loro ASSOCIAZIONE alle PROTEINE RIBOSOMIALI
        
        5 CROMOSOMI UMANI (13,14,15,21,22) contengono i CLUSTER dei geni rRNA
        
        TRASCRIZIONE GENI RIBOSOMIALI, geni di I CLASSE:
        
        UNICO PROMOTORE diviso in 2 regioni:
        
        CORE PROMOTER: vicino al sito di inizio
        
        UPSTREAM CONTROL ELEMENT, (UCE)
        
        FATTORI DI MATURAZIONE: processamento degli rRNA primari:
        
        MODIFICHE CHIMICHE: avvengono nel NUCLEO e nel PRECURSORE prima dei tagli, sono molto estese, favoriscono l'assemblaggio e il funzionamento dei RIBOSOMI, avvengono in posizioni precise specificate da un RNA GUIDA e comprendono metilazioni, isomerizzazioni ecc.
        
        PROCESSAMENTO: taglio e modificazioni chimiche di alcuni NUCLEOTIDI. Questo processamento nucleotidico inizia durante la TRASCRIZIONE ed è guidato da un RNA GUIDA, specifiche sequenze per le NUCLEASI che effettuano i tagli
        
        trascritti dalla RNA POLIMERASI I che viene reclutata e posizionata grazie a specifici FATTORI DI TRASCRIZIONE:
        
        UBF: lega UCE al CORE PROMOTER
        
        SL1: posiziona la RNA POLIMERASI I
        
        RIBOSOMI: esempio di RIBOZIMI, molecole catalitiche che hanno un'attività enzimatica
      - COMPOSIZIONE VARIABILE del PROMOTORE CORE:
        
        solo il 32% dei GENI presenta una TATA BOX, espressione tessuto specifica
        
        GENI HOUSEKEEPING, che hanno un'espressione complessa, presentano ISOLE CpG, dove le CITOSINE possono subire METILAZIONE, ma non TATA BOX
        
        TATA BOX o DPE: solo 2/3 selle sequenze CONSENSO
- - - - ha la capacità di correggere eventuali ERRORI, rimane più a lungo sui NUCLEOTIDI ERRATI, li rimuove e poi il SITO ATTIVO ne attacca di CORRETTI
        
        PROCESSO di correzione degli ERRORI è MOLTO DISPENDIOSO, talvolta vengono anche rimossi NUCLEOTIDI CORRETTI per sbaglio
      - UN ERRORE ogni 10.000 NUCLEOTIDI
      - ERRORI che si rispecchiano solo nel FENOTIPO. Il GENE viene trascritto una sola volta ma ne vengono fatte diverse copie per sintetizzare diverse PROTEINE
      - ERRORI commessi comportano ad avere una sola molecola che presenta la MUTAZIONE mentre se questo errore lo facesse la DNA POLIMERASI, tutte le molecole presenterebbero la MUTAZIONE
  - - - TERMINAZIONE INTRINSICA:
        
        sul filamento 3'-5' vi sono zone PALINDORMICHE, uguali, con possibilità di appaiamento tra loro, seguite da una regione ricca di AT
        
        RNA POLIMERASI copiando le sequenze PALINDROMICHE, crea una STRUTTURA STEMLOOP che da fastidio alla RNA POLIMERASI
        
        RNA POLIMERASI trascrive la regione AT RICH provocandone il suo distacco
        
        sequenze di terminazione non codificano per alcun AMMINOACIDO
      - TERMINAZIONE Rho DIPENDENTE:
        
        Rho è un enzima, ELICASI che segue la RNA POLIMERASI lungo il trascritto con la sue stessa velocità
        
        quando la RNA POLIMERASI si ferma in presenza di uno STEMLOOP (forcina), l'ELICASI non rallenta ma la raggiunge rompendo l'appaiamento RNA-DNA rompendo i LEGAMI H