Doutez de tout et surtout de ce que je vais vous dire. Bouddha a.c.

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1 Doutez de tout et surtout de ce que je vais vous dire Bouddha a.c.

2 Il punto: -genotipo fenotipo -eredita -gene Esercitazione Bonus: Presenza obbligatoria -gene malattia -manipolazione del gene -genoma -espressione del genoma -manipolazione del genoma -geni fuori dal genoma (mtdna) -genetica di popolazioni

3 Espressione del genoma: Rapporto genotipo fenotipo

4 Ricordo dei procarioti

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6 Eucarioti Alcuni principi comuni ai procarioti, situazione particolarmente complessa negli organismi multicellulari per cui esistono due ordini di influenze: Quella dell ambiente esterno all organismo Quella dell ambiente esterno alla cellula ma interno all organismo

7 Regolazione spaziale dell espressione genica in Arabidopsis (gene della tubulina TuA1 fuso con la betaglucouronidasi di E Coli) Espressione limitata alle antere

8 Regolazione temporale dell espressione genica delle globine nel sangue umano (embrione # feto # adulto). Emoglobina: 2gruppi eme e tetramero (due alpha e due beta) Cluster genici Alpha: 28kb cromosoma 16 Beta: 45 kb cromosoma 11 (derivati da globina ancestrale) Famiglia multigenica Link evoluzione

9 Livelli di controllo dell espressione genica negli eucarioti # procarioti: compartimenti cap e polya Introni (controllo a prevalenza trascrizionale Organismi pluricellulari nucleo NB nei proc ctr trascrizionale prevalente

10 Controllo post-trascrizionale

11 Controllo dell espressione genica negli eucarioti per splicing alternativo: introni rimossi separatamente o in combinazione

12 Splicing alternativo in Drosophila (determinazione del sesso) Gene Sxl: regolatore del processo di determinazione del sesso Lo splicing del gene Sxl dipende dal rapporto X:A

13 Controllo citoplasmatico della stabilita dell RNA messaggero influenzata da: Lunghezza coda polya Struttura della regione non tradotta al 3 (3 UTR) Stato metabolico della cellula (estrogeno e vitellogenine in Xenopus) (RNAi) Es. istoni: emivita breve (non hanno polya): come mai? Proteine con un importante ruolo nel controllo dell espressione genica

14 Controllo trascrizionale

15 La temperatura: i geni heat shock (simile a procarioti) *P Proteine hs: altamente conservate (40-50% identiche fra E. Coli e Drosophila (famiglia genica in due cluster, 5-6 copie del gene HSP70) Interazione HSTF/HSE

16 La luce: i geni della ribulosio 1,5-bifosfato carbossilasi nelle piante (la proteina piu abbondante della terra!) Enzima di due subunita. Il gene rbcs viene trascritto dopo esposizione alla luce. Sequenza di attivazione: Luce Cromoforo Fitocromo Cascata di attivazione Trascrizione rbcs fotosintesi RNA di rbcs estratto dai diversi tessuti

17 Geni che rispondono agli ormoni steroidei (e.g. estrogeno, progesterone, testosterone, glucocorticoidi, ecdisone)

18 Geni che rispondono agli ormoni peptidici (e.g. insulina, somatotropina, prolattina). Meccanismo simile anche per fattori di crescita non ormonali (e.g. fattori di crescita, citochine).

19 Controllo molecolare della trascrizione negli eucarioti Fattori di trascrizione basali (promotore) Fattori di trascrizione speciali (enhancer) Proprieta enhancer: Agiscono a distanza (migliaia di coppie di basi) Azione indipendente dall orientamento Azione indipendente dalla posizione

20 Esempio di enhancer multipli (tissue specific) nel gene yellow di Drosophila

21 Enhancer di SV40: 220 bp totali. Con due ripetizioni da 72. Ognuna delle 2 funziona in SV40 o in altro genoma

22 Zona dell enhancer libera da nucleosomi. (fotografia al ME del genoma di SV40

23 Fattori trascrizionali: Composti da un DNAbinding e da un activation domain (separati o sovrapposti) Gal4: 1 dominio di binding, due domini di attivazione omeodominio Recettori ormoni steroidei: parziale sovrapposizione dominio attivazione e DNA binding Motivi strutturali comuni dei fattori di trascrizione

24 Geni omeotici Geni implicati nello sviluppo, codificano fattori di trascrizione con omeodomini che stimolano la trascrizione di particolari geni secondo specifiche modalita spaziali e temporali Zampe invece di antenne Ali invece di bilancieri AP BT

25 Effetto di posizione: cos e? Espressione genica ed organizzazione cromosomica Per essere trascritta la cromatina deve essere aperta e accessibile

26 Trascrizione cromosomi meiotici dell ovocita di anfibio Cromosomi a spazzola (duplicati) marcati con 3H-uridina che marca RNA

27 Cromosomi formati da centinaia di cromatidi fratelli allineati Puff diversi in zone diverse in momenti diversi per effetto dei cambiamenti di trascrizione (e.g. in risposta all ecdisone, temperatura HSP) Puff cromosomi politenici di Drosophila (ibridazione in situ)

28 Aumentata sensibilita alla DNAsi del DNA trascritto (e.g. geni dei globuli rossi del pollo betaglobina vs ovoalbumina, LCR betaglobina umana, hs di Drosophila) Struttura regione hsp70 di Drosophila: le SCS isolano I geni nel cromosoma

29 Rimodellamento della cromatina Acetil transferasi (HAT): acetilazione lisine negli istoni->gli istoni interagiscono meno con DNA e DNA viene trascritto SWI/SNF lievito (analoghi nell uomo): complessi proteici spostano-distruggono gli ottameri istonici HDAC: deacetilazione istonica, inibisce la trascrizione DNMT: metil transferasi, inibisce la trascrizione

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31 Eucromatina ed eterocromatina La maggior parte dei geni eucariotici sta nell eucromatina Variegazione da effetto di posizione Su(var)205 codifica per HP1 che condiziona lo stato eterocromatico Mutazione wm4 gene riposizionato nell eterocromatina dell X (sinistra). Doppia mutazione Su(var)2054 e wm4 (destra), fenotipo wt.

32 Eucromatina ed eterocromatina 30% del DNA di Drosophila e eterocromatico La maggior parte sta intorno ai centromeri, altra sta interspersa e nei telomeri (centrica, intercalare, telomerica) La maggior parte dell eterocromatina in D. e ricca di sequenze ripetute (altamente e mediamente -elementi trasponibili-) Alcuni geni vengono espressi dall eterocromatina di D. (e.g. geni per RNA ribosomali nell eterocromatina centrica)

33 Silenziamento genico (non da eterocromatina) Gruppo polycomb (PcG): in Drosophila, codificano proteine che regolano l espressione di fattori di trascrizione. Azione stabile. Cambiamento sessuale nel lievito Interferenza a RNA (Drosophila, C. Elegans, mammiferi)