Struttura e funzione dei geni. Paolo Edomi - Genetica

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1 Struttura e funzione dei geni 1

2 Il DNA è il materiale genetico La molecola di DNA conserva l informazione genetica: topi iniettati con solo DNA di batteri virulenti muoiono 2

3 Proprietà del DNA Il DNA presenta caratteristiche tipiche dell informazione genetica in quanto può essere: conservato replicato (trasmesso) espresso (trascritto e tradotto) variabile (mutazioni) 3

4 Struttura del DNA Le proprietà del DNA dipendono dalla sua struttura molecolare: la doppia elica è una struttura dinamica, ma stabile 4

5 Genoma e proteoma insieme dei geni e delle proteine espresse da un organismo o da una cellula 5

6 Funzioni delle proteine 6

7 Vie biosintetiche Molti geni codificano per enzimi che fanno parte di vie biosintetiche 7

8 Interazione tra proteine le proteine recettore legano molecole segnale (ormoni, fattori di crescita) che possono essere altre proteine e trasmettono il segnale all interno della cellula attraverso una cascata di segnali che coinvolgono diverse proteine 8

9 Flusso dell informazione genetica 9

10 Tipi e funzioni di RNA e geni mrna RNA messaggero geni housekeeping geni specifici trna rrna RNA transfer RNA ribosomiale snrna scrna RNA nucleari piccoli splicing RNA citoplasmatici piccoli traffico proteine mi-rna micro RNA funzioni regolatrici 10

11 Promotore procariotico sequenza 10 (Pribnow box): regione 35: TATAAT TTGACA 11

12 Promotore eucariotico elemento sequenza posizione TATA TATAAA -30 CAAT GGCCAATCT -80 GC GGGCGG da -100 (scatola: box) 12

13 Enhancer Negli eucarioti la trascrizione dipende anche da sequenze di intensificazione ( enhancer ) che possono essere localizzate anche 1000 bp a monte del promotore 13

14 La trascrizione sintesi di RNA in senso 5 3 necessita di uno stampo 14

15 DNA codificante filamento stampo: antisenso complementare all RNA filamento non-stampo: senso uguale all RNA i filamenti senso non hanno una direzione unica 15

16 La traduzione 16

17 Ribosomi 17

18 Il trna 18

19 Formazione del legame peptidico 19

20 Modificazioni post-traduzionali Le proteine subiscono diverse modificazioni posttraduzionali che ne influenzano la funzione, per cui il fenotipo di un gene dipende anche dall azione di altri geni codificanti per enzimi attivi sul prodotto genico in questione 20

21 Funzione genica Un singolo gene può essere alla base di un fenotipo complesso La fibrosi cistica dipende dalla delezione di 3 basi nel gene CFTR 21

22 Geni e vie metaboliche Le malattie metaboliche dipendono da difetti a carico dei geni codificanti per gli enzimi responsabili delle diverse tappe della via metabolica 22

23 Concetto di gene 1 gene : 1 enzima 23

24 Identificazione di geni mutazioni a carico di geni codificanti per enzimi portano al blocco della via biosintetica a livello di prodotti intermedi 24

25 Colinearità gene - proteina esiste una corrispondenza lineare tra mutazioni geniche e posizione degli aminoacidi 1 gene : 1 proteina 25

26 Il codice genetico 4 nucleotidi 43 = 64 1 tripletta 1 aminoacido 20 aminoacidi 26

27 Caratteristiche del codice genetico 1) a triplette 2) lettura continua 3) non sovrapposto 4) universale 5) degenerato (1 a.a. : + codoni) NOTA: utilizzo dei codoni 6) segnali di inizio (AUG) e fine (UAG, UAA, UGA) 7) vacillamento (wobbling): 1 trna legge + codoni 27

28 Eccezioni all universalità del codice genetico 28

29 Definizione funzionale di gene un gene è una sequenza di DNA che codifica per un polipeptide (o un RNA) 1 gene : 1 polipeptide 29

30 Struttura dei geni I geni eucariotici a differenza di quelli procariotici sono interrotti, cioè sono costituiti da esoni ed introni 30

31 Processamento del pre-mrna Negli eucarioti il pre-mrna subisce diversi processamenti prima di essere trasportato dal nucleo al citoplasma 1. capping 2. tailing 3. splicing 31

32 Geni e orf Struttura di un gene codificante per un polipeptide (trascritto maturo: mrna) 32

33 Struttura dell mrna trascritto maturo ORF 33

34 Struttura dei geni e mrna eucariotici GENE 5 ESONE 1 INTRONE 1 ESONE 2 INTRONE 2 ESONE 3 3 TRASCRITTO mrna struttura del gene 5 UTR ORF 3 UTR funzione del gene 34

35 Open reading frame cornici di lettura AUGGCGGAT cornice di lettura aperta: senza codoni di stop (statisticamente ca. 1/20) 35

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