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ESPRESSIONE GENICA E TRASCRIZIONE - Coggle Diagram
ESPRESSIONE GENICA E TRASCRIZIONE
IL DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA MOLECOLARE
Flusso dell'informazione:
DNA>Trascrizione>RNA>Traduzione>Proteine
Eccezioni: Trascrittasi Inversa (RNA→DNA in retrovirus); Replicazione a RNA (virus a RNA).
Definizioni chiave:
Genotipo: Costituzione genetica / allelica di un individuo.
Fenotipo: Insieme dei caratteri osservabili (Genotipo+Ambiente).
Azione Multigenica: Più geni coordinati determinano un singolo tratto fenotipico complesso.
ANATOMIA DEL GENE E TRASCRIZIONE NEI PROCARIOTI
A. Struttura del Gene Procariotico
Promotore: Sequenza non codificante a monte; sito di legame per l'RNA Polimerasi.
Sito d'inizio (+1): Primo nucleotide trascritto nell'RNA. (Regioni a monte \=−; a valle \=+).
Regione Codificante: Sequenza nucleotidica contenente le istruzioni strutturali.
Terminatore: Sequenza al 3′ che segnala la fine della trascrizione.
B. Filamenti del DNA
Elica Stampo (3′→5′ / Antisenso): Letta dall'RNA polimerasi; usata come matrice complementare.
Elica Senso (5′→3′ / Non-stampo): Sequenza identica all'RNA prodotto (tranne U al posto di T)
RNA Polimerasi e Sequenze Consenso Procariotiche
Oloenzima: Core enzyme (α2ββ′ω) + Fattore Sigma (σ).
Ruolo di σ: Riconosce il promotore; si stacca dopo l'avvio della trascrizione.
Sequenze Consenso nel Promotore:
Box −35 (5′−TTGACA−3′): Punto di primo legame del fattore σ.
Box −10 / TATAbox / Pribnow Box (5′−TATAAT−3′): Ricca in A−T; facilita la fusione e apertura dei filamenti
Fasi della Trascrizione
Inizio: Legame dell'oloenzima → apertura del DNA.
Allungamento: Sintesi dell'RNA in direzione 5′→3′ (lettura stampo 3′→5′) nella Bolla di trascrizione (14−18bp).
Terminazione a Forcina (ρ-indipendente):
Formazione di una forcina (hairpin loop) nell'RNA ricca in G−C.
Segue una coda di Uracili (U); i deboli legami A−U causano il distacco del trascritto. (Nota: esiste anche la terminazione ρ-dipendente via proteina elicasica Rho)
TRASCRIZIONE ED ELABORAZIONE NEGLI EUCARIOTI
Specializzazione delle RNA Polimerasi Eucariotiche
RNA Polimerasi I: Trascrive la maggior parte degli rRNA (28S,18S,5.8S) nel nucleolo.
RNA Polimerasi II: Trascrive gli mRNA (proteine) e snRNA / microRNA.
RNA Polimerasi III: Trascrive i tRNA, l'rRNA 5S e piccoli RNA nucleari.
Promotori ed Elementi di Regolazione Eucariotici
Promotore Basale:
TATA Box (Goldberg-Hogness) a −30: Legata da TBP (TFIID) per posizionare la Pol II.
Elementi Prossimali: CAAT Box (≈−75) e GC Box (≈−90) → regolano la frequenza d'inizio.
Elementi a Distanza:
Enhancers (Intensificatori): Legano proteine Attivatori → aumentano la trascrizione.
Silencers (Silenziatori): Legano proteine Repressori → riducono la trascrizione.
Maturazione (Processing) del Pre-mRNA Eucariotico
Capping al 5'
Aggiunta di 7-metilguanosina (7−mG) con legame anomalo 5'-5' trifosfato
Funzione: Protezione dalle esonucleasi + riconoscimento per i ribosomi
Poliadenilazione al 3′:
Taglio a valle del segnale 5′−AAUAAA−3′ + aggiunta di 100−250 adenine (coda Poli-A).
Funzione: Stabilità del trascritto + esportazione nel citoplasma
Splicing:
Rimozione degli introni (non codificanti) e unione degli esoni (codificanti) ad opera dello Spliceosoma (snRNA +snRNP).
Splicing Alternativo: Combinazione modulare di esoni diversi da un singolo pre-mRNA → isoforme proteiche differenti tessuto-specifiche
PATOLOGIE E CORRELAZIONI CLINICHE
Atrofia Muscolare Spinale / SMA (Splicing alterato): Difetto di splicing del gene SMN2 (esclusione di un esone chiave) → proteina instabile → degenerazione dei motoneuroni spinali
β-Thalassemia (Splicing errato): Mutazioni nei siti di splicing del gene β-globina → mRNA aberrante → assenza/riduzione di catene β-globiniche → grave anemia.