Organizzazione del genoma umano III

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1 Organizzazione del genoma umano III Lezione 9

2 Il DNA codificante Ricapitoliamo l'organizzazione e il funzionamento dei geni eucariotici Sito di inizio trascrizione +1 Codone di stop AATAAA segnale di poliadenilazione Sito per poli(a)n Enhancer Promotore 5'UTR introne1 GT AG introne2 GT AG 3'UTR CG CG CAAT TATA box box box box esone1 esone2 TRASCRIZIONE esone3 CAP GT AG GT AG AAAA SPLICING CAP AAAA

3 Struttura del DNA codificante

4 Geni dentro i geni Geni all interno di altri geni sono descritti per i genomi di organismi semplici e nei mitocondri Nei mammiferi sono descritti geni contenuti nei grandi introni di alcuni geni. A differenza dei genomi piu semplici in questi casi spesso viene utilizzato il filamento opposto al gene canonico NF1: introne 27 (40Kb) contiene tre piccoli geni (2 esoni) che vengono trascritti dal filamento opposto Fattore VIII della coagulazione F8C: introne 22 contiene due geni che utilizzano la stessa isola CpG nelle due direzioni. Il gen F8A viene trascritto utilizzando il filamento opposto al F8C, mentre F8B non solo va nella stessa direzione, ma sintetizza un corto mrna che ha un esone nuovo + gli esoni dal 23 al 26 di F8C. RB1: introne 17 (72Kb) contiene il gene per il recettore della proteina G, che viene trascritto in senso opposto

5 Geni dentro i geni NF1 Filamento di senso Filamento antisenso esone 26 Introne 26 esone OGMP 2.2KB EVI2B 10 KB EVI2A 4 KB F8 CpG F8B F8C F8A

6 GLI INTRONI Entita eterogenee con differenti capacita funzionali. Sono coinvolti nello splicing con modalita differenti e pertanto classificabili in gruppi. La posizione all interno delle sequenze codificanti (fase intronica) ne permette un ulteriore suddivisione in tipi: Introni ancestrali: presenti nei geni dei trna e dei r RNA degli archeobatteri. Introni di gruppo I e II:presenti nel genoma degli eubatteri e degli eucarioti Introni spliceosomici :introni convenzionali presenti nel genoma degli eucarioti

7 GLI INTRONI Taglio in esone1gu a-----ag esone2 GU AG esone3 Eliminato GU AG GU AG Eliminato Splicing esone1 esone2 esone3 RNA maturo snrnp U1 esone1 esone2 esone3 snrnp U2 CA esone1 GU A-----AG esone2 GT AG esone3 esone1 esone2

8 GLI INTRONI Fase degli introni: posizione in cui l introne interrompe una sequenza di DNA codificante (non si definisce la fase quando l introne interrompe una sequenza non tradotta).. Esistono tre tipi: fase 0, fase 1, fase2 Fase 0: interrompono la sequenza codificante fra due codoni adiacenti, sono i piu numerosi e potrebbero rappresentare la situazione ancestrale Fase 1: interrompono la sequenza codificante fra la prima e la seconda base Fase 2: interrompono la sequenza codificante fra la seconda e la terza base

9 & GLI INTRONI Fase degli introni: posizione in cui l introne interrompe una sequenza di DNA codificante (non si definisce la fase quando l introne interrompe una sequenza non tradotta). Esistono tre tipi: fase 0, fase 1, fase UTR Val Gly Ar 2 2 g Leu Arg 0 0 Leu His 3 UTR HBB ATG GTG --- GGC AG G CTG --- AGG CCC --- CAC TAA Fase 2 Fase 0 INS 5 UTR V 1 1 al gt agag ATG CAG G TG AACTAG Fase 1 3 UTR

10 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE TRASCRIZIONALE Legame di fattori tessuto specifici che agiscono in cis ad un gene Legame diretto di fattori di crescita ad elementi di risposta, in locus inducibili Uso di promotori alternativi Sito di inizio trascrizione +1 Codone di stop AATAAA segnale di poliadenilazione Sito per poli(a)n Enhancer Promotore1 5'UTR esone1 Promotore2 GT AG introne2 GT AG introne1 esone2 esone3 3'UTR TRASCRIZIONE E SPLICING CAP AAAA CAP 2 3 AAAA

11 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE POST TRASCRIZIONALE Uso di promotori alternativi -splicing alternativi-poliadenilazione alternativa Enhancer Promotore Sito di inizio trascrizione +1 CG CG CAAT TATA box box box box CAP 5'UTR esone1 introne1 GT AG esone2 introne2 GT AG TRASCRIZIONE 1 GT AG 2 GT AG 3 Codone di stop esone3 AATAAA segnale di poliadenilazione 3'UTR Sito per poli(a)n AAAA SPLICING CAP AAAA CAP 1 3 AAAA

12 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE POST TRASCRIZIONALE Uso di promotori alternativi -splicing alternativi -poliadenilazione alternativa Enhancer Promotore Sito di inizio trascrizione +1 CG CG CAAT TATA box box box box 5'UTR CAP CAP esone1 introne1 GT AG AATAAA segnale di poliadenilazione2 esone2 introne2 GT AG Codone di stop esone3 TRASCRIZIONE E SPLICING AATAAA segnale di poliadenilazione1 3'UTR AAAA 1 2 AAAA Sito per poli(a)n

13 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE POST-TRASCRIZIONALE Processamento alternativo e tessuto specifico dell RNA di un unico gene

14 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE POST-TRASCRIZIONALE Editing tessuto specifico dell RNA

15 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE DISTROFIA FACIO SCAPOLO OMERALE meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell espressione genica mediante la struttura della cromatina D4Z4 (TTAGGG) n cen ANT1 FRG1 FRG2 b-sat 4qA cen 4qB cen b-sat 10q cen b-sat 10q sito di riconoscimento DRC

16 REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE DISTROFIA FACIO SCAPOLO OMERALE

17 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell espressione genica mediante la struttura della cromatina RNA interference soppressione dell espressione mediante i domini della cromatina: Distrofia facioscapolo omerale effetto di posizione gene PAX6-SOX9 imprinting

18 * REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell espressione genica mediante la struttura della cromatina RNA interference soppressione dell espressione mediante i domini della cromatina: Distrofia facioscapolo omerale effetto di posizione gene PAX6-SOX9 imprinting

19 RNA interference

20 RNA interference

21 RNA interference

22 RNA interference

23

ncdna Per ncdna si intende il DNA intronico, intergenico e altre zone non codificanti del genoma.

ncdna Per ncdna si intende il DNA intronico, intergenico e altre zone non codificanti del genoma. ncdna Per ncdna si intende il DNA intronico, intergenico e altre zone non codificanti del genoma. ncdna è caratteristico degli eucarioti: Sequenze codificanti 1.5% del genoma umano Introni in media 95-97%

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