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I GENI E LA LORO REGOLAZIONE
1 Introduzione alla trascrizione genica
2 La struttura a operoni dei procarioti
3 La trascrizione negli eucarioti
4 La regolazione prima della trascrizione: cambiamenti epigenetici
5 La regolazione durante la trascrizione: enhancer
6 La regolazione dopo la trascrizione: splicing e splicing alternativo
7 La regolazione della trascrizione nei virus:
Batteriofagi, ciclo litico e ciclo lisogeno, virus eucariotici (retrovirus HIV)
8 I geni che si spostano: plasmidi e trasposoni.
Le proteine sono il principale prodotto dell'informazione genica ed i geni sono tratti di DNA (o blocchi di istruzioni) che ne determinano l'espressione.
Non tutti i geni sintetizzano proteine, ma tutti danno origine ad una molecola di RNA (che ne contiene l'informazione)
DNA: acido nucleico, doppio filamento lungo 2 metri avvolto ad elica e orientato in senso opposto, costituito da una doppia sequenza di nucleotidi.
RNA: singolo filamento ripiegato su sè stesso.
RNA messaggeri (tradotti in proteine)
RNA strutturali (come gli RNA ribosomali)
RNA non codificanti (ruolo di regolazione dell'espressione dei geni.)
Un gene è la porzione di DNA che contiene le informazioni per sintetizzare uno specifico RNA; il trasferimento dell'informazione genetica dal DNA all'RNA è detto trascrizione genica.
I geni che codificano proteine necessarie alla cellula sono i geni costitutivi.
l'espressione genica regolata avviene quando i livelli cellulari di altri prodotti genici aumentano e diminuiscono in risposta a vari segnali molecolari.
I prodotti genici la cui concentrazione aumenta in determinate circostanze sono detti inducibili. (al contrario quando diminuisce si chiamano reprimibili).
il processo responsabile dell'aumento dell'espressione dei geni che li codificano si chiama induzione.(la riduzione si chiama repressione)
La trascrizione inizia quando l'enzima RNA polimerasi si lega al DNA in corrispondenza di sequenze chiamate promotori (punto di inizio).
i terminatori sono invece il punto di fine della trascrizione.
La sequenza di DNA compresa tra un promotore e il suo terminatore è detta unità di trascrizione.
l'espressione dei geni di un'unità di trascrizione è regolata da fattori di trascrizione proteici che si legano al DNA.
Nei procarioti, i geni che svolgono funzioni correlate sono organizzati in operoni.
Gli operoni sono unità trascrizionali presenti nei procarioti e permettono l'espressione di più geni implicati in una stessa funzione:
- promotore (parte la trascrizione)
- operatore (lega fattori di trascrizione proteici)
*es. di operone inducibile: LAC (lattosio)
*es. di operone reprimibile: TRP (triptofano)
Batterio E.Coli
gli organismi eucarioti possiedono 3 tipi di RNA polimerasi:
I° trascrive i geni per gli RNA ribosomiali (rRNA)
II° trascrive la maggior parte dei geni eucariotici
III° è specifica per i geni degli RNA transfer (tRNA)
trascrizione negli eucarioti
L'EPIGENETICA(sopra la genetica) è lo studio dei cambiamenti che variano l'espressione genica senza alterare la sequenza del DNA:
-metilazione del DNA avviene nel promotore e silenzia la trascrizione.
-modulazione del grado di condensazione della cromatina : la transizione tra forma aperta e compatta della cromatina dipende da 2 modificazioni chimiche degli istoni :
acetilazione(rallenta il filo del DNA attorno ai tocchetti proteici e lo fa copiare)
metilazione(mette un tappo e non fa copiare il DNA)
si crea un codice istonico e i suoi cambiamenti sono una forma di informazione epigenetica diversa dalla metilazione del DNA.
Tra le sequenze più importanti per modulare l'espressione dei geni eucarioti c'è il gruppo degli enhancer o intensificatori, essi contengono un elevato numero di siti di legame per gli stessi attivatori che legano il promotore. (i fattori trascrizionali funzionano da ponte perchè stabilizzano il ripiegamento della cromatina.)
LA REGOLAZIONE DOPO LA TRASCRIZIONE
I geni eucariotici contengono sequenze codificanti, esoni, e anche tratti di DNA non codificanti, introni. Quando la RNA polimerasi trascrive un gene, la molecola prodotta ha sia esoni che introni: è Il trascritto primario.
L'informazione genetica da utilizzare (per essere tradotta in proteina) si trova solo negli esoni, il trascritto primario deve maturare eliminando gli introni, lo fa tramite un meccanismo che avviene nel nucleo e si chiama splicing.
*LO SPLICING ALTERNATIVO permette di ottenere diversi mRNA a partire dallo stesso trascritto primario e amplifica il potenziale codificante del genoma eucariotico.(più proteine)
I virus sono piccoli agenti infettivi che invadono le cellule e le trasformano in fabbriche per produrre altri virus, sono parassiti endocellulari obbligati, che non possono riprodursi al di fuori della cellula ospite.
i virioni sono formati da
-DNA O RNA
-capside: rivestimento proteico
-pericapside: involucro lipidico
I virus che infettano i batteri
sono chiamati batteriofagi
ciclo litico fase del ciclo vitale di un virus in cui si producono nuovi virioni
ciclo lisogeno fase in cui il genoma virale rimane latente all'interno del batterio
I PLASMIDI sono molecole circolari di DNA a doppia elica separate dal cromosoma principale
UN TRASPOSONE è un elemento genetico mobile, cioè una sequenza di DNA in grado di spostarsi autonomamente da un sito cromosomico a un altro all'interno della stessa cellula
- Ernest Hemingway
- Frank Zappa
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