Una completa descrizione della sequenza di DNA di un organismo non sarebbe in grado di ricostruire lo stesso organismo più di quanto una lista di voca

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1 REGOLAZIONE DELLA ESPRESSIONE GENICA

2 Una completa descrizione della sequenza di DNA di un organismo non sarebbe in grado di ricostruire lo stesso organismo più di quanto una lista di vocaboli inglesi non sarebbero in grado di ricostruire un sonetto di Shakespeare. In entrambi i casi il problema principale consiste nel conoscere come gli elementi nella sequenza di DNA o le parole nella lista siano usate. Sotto quali condizioni ciascun prodotto genico viene generato? E una volta sintetizzato, cosa fa?

3 IN GENERE IL CONCETTO DI REGOLAZIONE RISPONDE ALLA NECESSITA DI INDURRE O REPRIMERE CERTE ATTIVITA GENICHE, IN RELAZIONE ALLA RICHIESTA DI ACCENDERLE O SPEGNERLE.

4 mirna

5 Filamento lungo il quale il DNA viene scansionato, detto filamento stampo.. La sequenza di RNA sarà identica (a meno della U alposto della T) a quella del filamento antisenso (complementare dello stampo)

6 PROCARIOTI 5 3 A livello trascrizionale le cellule batteriche regolano l espressione genica attraverso il modello dell operone. L operone è un tratto di DNA comprendente (in sequenza dal 5 -P al 3 -OH) tratti regolativi (promotore ed operatore) e geni strutturali (solitamente correlati tra loro nella loro funzione).

7 Gli operoni si distinguono in: 1) Inducibili (se possono essere accesi da un determinato induttore). Solitamente sono catabolici (degradano cioè substrati): 2) Reprimibili (se possono essere accesi da un determinato repressore). Solitamente sono anabolici (sintetizzano cioè substrato)

8 OPERONE Lac: : UN ESEMPIO DI OPERONE INDUCIBILE Un esempio di come il Lattosio viene degradato, se presente nel mezzo di coltura, in Glucosio e Galattosio nei REGOLAZ. ALLOSTERICA batteri.

9 OPERONE Trp: : UN ESEMPIO DI OPERONE REPRIMIBILE

10 REGOLAZIONE FINE DELL OPERONE Lac MEDIANTE L ATTIVITA DEL GLUCOSIO: UN CASO DI CONTROLLO POSITIVO DELL ESPR GENICA Alti livelli di Glc nel mezzo di coltura = scarsa efficienza di trascrizione (e traduzione) dell operone; Bassi livelli di Glc nel mezzo di coltura Associati a presenza di Lattosio = elevata efficienza di trascrizione dell operone

11 REGOLAZIONE A LIVELLO POST-TRASCRIZIONALE TRASCRIZIONALE IL MECCANISMO DELL ATTENUAZIONE NEL CASO DELL OPERONE His, SI PUO AVERE UNA REGOLAZIONE A LIVELLO TRASCRIZIONALE, DIRET= TAMENTE SUL DNA, ATTRAVERSO IL LEGAME DEL COREPRESSORE (His STESSA) ALLA PROTEINA REPRESSORE

12 OPPURE L ATTENUAZIONE DELLA TRADUZIONE, ATTRAVERSO IL LEGAME DI MOLTI His-tRNA E, CONSEGUENTEMENTE, DI MOLTI RIBOSOMI A LIVELLO DI UNA SEQUENZA DETTA Leader, INTERPOSTA TRA LA SEQUENZA OPERATORE ED I GENI STRUTTURALI. TALE LEGAME DETERMINA UN RIPIEGAMENTO DELL mrna TALE CHE SI STACCHI DALLA POLIMERASI.

13 EUCARIOTI

14 RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA (1) (In particolare iperacetilazione a livello delle Lisine)

15 RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA (2)

16 Epigenetica Si intende per Epigenetica una qualunque attività di regolazione dei geni tramite processi chimici che non comportino cambiamenti nel codice del DNA ma possono modificare il fenotipo dell individuo e/o della progenie. Ad esempio: - metilazione del DNA (Es: Formazione dei corpi di Barr) ; - acetilazione degli istoni. Questi fenomeni epigenetici alterano l'accessibilita' fisica al genoma da parte di complessi molecolari deputati all'espressione genica e, quindi, alterano il grado di funzionamento dei geni.

17 La metilazione del DNA nei vertebrati avviene tipicamente nei siti CpG (citosina-fosfato-guanina; che si ha ove la citosina è direttamente seguita da una guanina nella sequenza del DNA); tale metilazione risulta nella conversione della citosina in 5-metilcitosina. La formazione del Me-CpG è catalizzato dall'enzima DNA metiltransferasi. I siti CpG sono poco comuni nel genoma degli invertebrati mentre sono spesso trovati con maggior densità nei promoters genici dei vertebrati, in cui sono collettivamente denominati isole CpG. Lo stato di metilazione di questi siti CpG può avere un grave impatto sull'attività/espressione genica.

18 Imprinting genomico

19 Alcuni geni vengono espressi solo se sono stati trasmessi dal padre, mentre altri vengono espressi solo se vengono trasmessi dalla madre. Il fenomeno della espressione differenziale dipendente dal sesso del genitore di origine viene chiamato imprinting. Mentre nella sindrome di Praeder-Willi è il cromosoma 15 materno ad essere presente in duplice copia, nella sindrome di Angelmann abbiamo una duplice copia del cromosoma paterno (si parla di Unisomia Diparentale). In particolare in entrambe le sindromi la regione genomica interessata è quella del chr 15q11-q13. Nella PWS tale regione è metilata nel chr di origine materna e, siccome gli alleli paterni vengono persi per delezione, i geni contenuti nella controparte materna, essendo metilati, non possono esprimersi. Viceversa, nella AS sono i chr 15 paterni ad essere in duplice copia, con conseguente iperattività di quella coppia di cromosomi.

20 Lo stato complessivo di metilazione in una cellula può anche essere un fattore accelerante nella carcinogenesi come suggerisce l'evidenza che l'ipometilazione genomica può portare ad instabilità cromosomica e crescenti tassi di mutazione. Lo stato di metilazione di alcuni geni può essere usata come biomarker per la tumorigenesi. Per esempio, l'ipermetilazione del pi-class glutathione S- transferase gene (GSTP1) appare come un affidabile indicatore del tumore alla prostata.

21 CONTROLLO COMBINATORIALE INIZIO TRASCRIZIONE EUCARIOTI

22 CONTROLLO COORDINATO DELL ESPR GENICA EUCARIOTICA: IL CASO DEGLI ORMONI STEROIDEI

23 REGOLAZIONE A LIVELLO POST-TRASCRIZIONALE TRASCRIZIONALE I MICRORNA I MICRORNA INTERAGISCONO CON I LORO mrna BERSAGLIO MEDIANTE PARZIALE O TOTALE COMPLEMENTARIETA CON IL 3 UTR DI QUESTI ULTIMI. TALE INTERAZIONE PUO PORTARE AL BLOCCO PARZIALE DELLA TRADUZIONE OD ALLA TOTALE DEGRADAZIONE DELL mrna!

24 Canonical Binding Between micrornas and 3 UTR of the Gene Target

25 MECHANISMS OF microrna ACTION 2 POSSIBLE MECHANISMS: 1) TRANSLATIONAL REPRESSION; 2) mrna CLEAVAGE

26 RNAi PATHWAY: THE COMMON WAY OF mirnas AND sirnas NOBEL PRIZE

27 REGOLAZIONE TRAUZIONALE ALLUNGAMENTO/ACCORCIAMENTO DELLA CODA DI POLY A

28 REGOLAZIONE POST-TRADUZIONALE: TRADUZIONALE: IL SISTEMA UBIQUITINA/PROTEASOMA