Espressione Genica Informazione contenuta nei geni (DNA) viene decodificata prima in RNA (Trascrizione) e successivamente in proteine (Traduzione)

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1 Espressione Genica Informazione contenuta nei geni (DNA) viene decodificata prima in RNA (Trascrizione) e successivamente in proteine (Traduzione)

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3 Nucleotidi e Ribonucleotidi

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7 L RNA è costituituito da un singolo filamento ripiegato in strutture specifiche

8 Trascrizione.i protagonisti: Stampo di DNA RNA polimerasi Ribonucleotidi trifosfato (ATP, GTP, UTP, CTP)

9 RNA polimerasi Batterica RNA polimerasi DNA-dipendente MA NON NECESSITA DI INNESCO per avviare la trascrizione nucleoside trifosfato + RNAn difosfato + RNAn+1 Procede in direzione 5-3

10 Polimerizzazione dei ribonucleotidi ad opera dell RNA polimerasi durante la trascrizione L RNA polimerasi catalizza un legame fosfodiestere tra il gruppo 3 OH libero dell RNA nascente ed il fosfato in alfa del nuovo ribonucleotide

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12 Stadi della Trascrizione 1) Fase di inizio 2) Fase di allungamento 3) Fase di Terminazione

13 RNA polimerasi batterica Apoenzima dotato di attività catalitica: 2 subunità α, β e β Oloenzima: Apoenzima + subunità σ La subunità σ guida l RNA Polimerasi fino alla sequenza genica da trascrivere che si riconosce dal suo promotore

14 Il promotore genico -è una sequenza di DNA altamente conservata -si trova a monte del gene da trascrivere -è riconosciuto dalla RNA polimerasi e dagli altri fattori di trascrizione - È coinvolto nella regolazione della trascrizione genica

15 Sequenze Consenso per i prinicipali Promotori Batterici

16 Ciclo di trascrizione dell RNA polimerasi batterica 1) L oloenzima si lega al promotore 2) La polimerasi denatura il DNA al sito di inizio della trascrizione. 3) La polimerasi inizia a trascrivere (Trascrizione Abortiva) 4-5) Si stacca σ e la polimerasi diventa più processiva (Fase di Allungamento) 6-7) In presenza di segnali (Terminatori) avviene il distacco della polimerasi dal DNA ed il rilascio di RNA

17 La direzione dell RNA polimerasi è determinata dall orientamento del promotore L RNA polimerasi procede sempre in direzione 5-3

18 RNA polimerasi Eucariotiche Esistono tre tipi di RNA polimerasi eucariotiche

19 L RNA polimerasi II è molto simile all RNA polimerasi batterica ma ci sono delle differenze 1) Richede l intervento dei fattori trascrizionali basali 2) Tiene conto del compattamento del DNA nei nucleosomi I fattori trascrizionali basali, aiutano l RNA I fattori trascrizionali basali, aiutano l RNA polimerasi II a posizionarsi correttamente sul promotore. Svolgono una funzione analoga alla subunità σ dell RNA polimerasi batterica

20 Fasi di inizio della trascrizione eucariotica I promotori eucariotici contengono una sequenza consensus chiamata TATA box La TATA box è riconosciuta e legata da TFIID TFIID è costituita da varie subunità: TBP e TAFs TBP è responsabile del riconoscimento della TATA box TFIIB si associa dopo il legame di TFIID

21 TFIIF stabilizza l interazione dell RNA polimerasi II con TFIID e TFIIB e recluta TFIIE TFIIE recluta TFIIH

22 TFIIH è dotata di attività elicasica e di fosforilazione del dominio CTD (C-terminal domain) dell RNA polimerasi II

23 Ruoli dei fattori trascrizionali basali

24 Modifiche post-traduzionali delle code delle proteine istoniche possono influenzare l espressione genica Acetilazione Istoni H3 ed H4 (Attivazione genica) Metilazione Istone H3 (Inattivazione genica) De-acetilazione Istone H3 ed H4 (Inattivazione genica)

25 Acetilazione, metilazione e fosforilazione degli istoni

26 Fattori Trascrizionali Posseggono delle particolari regioni (motivi) che legano il DNA Stabiliscono un gran numero di contatti con il DNA, coinvolgendo legami idrogeno, legami ionici ed interazioni idrofobiche Tali legami determinano un interazione con il DNA molto forte ed altamente specifica I motivi sono generalmente costituiti da alfa eliche e foglietti beta

27 Motivo ELICA-GIRO-ELICA L alfa-elica C-terminale (Rosso) si lega in modo sequenza specifica al livello del solco maggiore del DNA

28 Motivo a dita di Zinco

29 Motivo a cerniera di leucine ( Leucine Zipper )

30 Motivo Elica-Ansa-Elica Tale motivo consiste di una breve alfa-elica connessa da un ansa ad una seconda alfa-elica più lunga. La flessibilità dell ana permette ad un elica di ripiegarsi e di compattarsi contro l altra. L elica più lunga di solito è responsabile dell interazione con il DNA

31 Dal Gene alla Proteina nei Procarioti ed Eucarioti

32 Differenze tra i trascritti procariotici e i trascritti eucariotici

33 Disposizione di Esoni ed Introni in differenti geni

34 Processo di Splicing

35 Sequenze consensus che dirigono il taglio e la poli-adenilazione del 3 del trascritto

36 Passaggi principali nella generazione dell estremità 3 di un mrna eucariotico 1) Legate al CTD della pol II ci sono CPSF (Fattore della specificità del taglio e della poli- Adenilazione) e CsTF (Fattore di stimolazione del taglio) 2) CPSF riconosce il consenus AAUAAA; CstF richiama altri fattori di taglio che determinano il taglio del trascritto al sito CA 3) L enzima PoliA-polimerasi (RNA polimerasi stampoindipendente) catalizza l aggiunta di una coda di A (circa 250 nucleotidi) al gruppo 3 OH libero del dinucleotide CA al sito di taglio 4) La coda di poli-a viene riconosciuta e legata dalle PolyAbinding protein che stabilizzo il trascritto ed impediscono che venga degradato da RNasi

37 I trascritti dopo aver subito le modifiche del: 1) Aggiunta del Cap di 7-metil Guanosina al 5 2) Splicing 3) Aggiunta di coda di poli-a Vengono esportati dal nucleo al citoplasma attraverso i pori nucleari

38 Dal gene alla proteina..

39 Traduzione i protagonisti RNA messaggero Ribosoma trna carichi di amminoacido Amminoacil transferasi..sullo sfondo il codice genetico

40 Codice genetico Il codice è letto in gruppi di tre nucleotidi (triplette) Ciascuna tripletta sull mrna è chiamato codone Il codice è ridondante: codoni diversi possono codificare per un singolo amminoacido

41 Per una data sequenza di RNA ci sono tre differenti quadri di lettura MA solo un quadro di lettura possibili in un mrna codifica per una proteina!!!

42 Struttura del trna

43 Appaiamento codone-anticodone Fenomeno del vacillamento La terza base è oscillante

44 Come si forma amminoacil-trna? Avviene ad opera dell Amminoacil-tRNA sintetasi mediante un processo a 2 fasi: 1) Attivazione degli amminoacidi 2) Formazione del legame esterico tra il gruppo carbossilico dell amminoacido ed il 3 OH libero dell adenina al livello del CCA all estremità 3 del trna

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46 Il messaggio contenuto nell RNA è decodificato dai ribosomi

47 Ribosoma contiene quattro siti fondamentali: per mrna, per amminoacil-trna, per peptidil-trna e sito di uscita per i trna scarichi

48 1) L amminoacil trna si lega al sito A del ribosoma 2) Formazione del legame peptidico catalizzata dalla peptidil-transferasi

49 3) La subunità maggiore del ribosoma trasloca rispetto alla subunità minore. Ciò porta il peptidil-trna al livello del sito A e il trna scarico al livello del sito E nella subunità maggiore (posizione ibrida)

50 4)La subunità minore si sposta di una tripletta lungo l mrna. Ora il peptidil-trna è passato completamente nel sito P e il trna scaricato nel sito E

51 5) Un nuovo amminoaciltrna entra nel sito A mentre il trna scarico esce dal sito E

52 Una tipica sequenza consensus di inizio della traduzione è ACCAUGG La subunità minore scorre lungo l mrna alla ricerca del codone AUG il trna iniziatore che porta legato una Metionina si lega al livello del sito P della subunità minore del ribosoma

53 Nei batteri il trna iniziatore porta una Metionina modificata (Formil-Metionina)

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57 Fase di terminazione della traduzione Quando un codone di stop viene letto dal ribosoma si posizionano nel sito A del ribosoma i Fattori di rilascio della traduzione (RF) Codoni di stop: UAA, UAG, UGA

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