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UnaUna completacompleta descrizionedescrizione delladella sequenzasequenza didi DNA DNA didi un un
organismoorganismo non non sarebbesarebbe in in gradogrado didi ricostruirericostruire lo lo stessostesso
organismoorganismo piùpiù didi quantoquanto unauna listalista didi vocabolivocaboli inglesiinglesi non non
sarebberosarebbero in in gradogrado didi ricostruirericostruire un un sonettosonetto didi
Shakespeare. In Shakespeare. In entrambientrambi ii casicasi ilil problemaproblema principaleprincipaleShakespeare. In Shakespeare. In entrambientrambi ii casicasi ilil problemaproblema principaleprincipale
consisteconsiste nelnel conoscereconoscere come come gligli elementielementi nellanella sequenzasequenza
didi DNA o le parole DNA o le parole nellanella listalista sianosiano usateusate. Sotto . Sotto qualiquali
condizionicondizioni ciascunciascun prodottoprodotto genicogenico vieneviene generatogenerato? ?
E…E…unauna voltavolta sintetizzatosintetizzato, , cosacosa fafa??
IN GENERE IL CONCETTO DI IN GENERE IL CONCETTO DI
REGOLAZIONE RISPONDE ALLA REGOLAZIONE RISPONDE ALLA
NECESSITA’ DI INDURRE O NECESSITA’ DI INDURRE O
REPRIMERE CERTE ATTIVITA’ REPRIMERE CERTE ATTIVITA’ REPRIMERE CERTE ATTIVITA’ REPRIMERE CERTE ATTIVITA’
GENICHE, IN RELAZIONE ALLA GENICHE, IN RELAZIONE ALLA
RICHIESTA DI “RICHIESTA DI “ACCENDERLEACCENDERLE” O ” O
““SPEGNERLESPEGNERLE”.”.
Filamento lungo il quale il DNA viene Filamento lungo il quale il DNA viene scansionatoscansionato, ,
detto detto filamento stampofilamento stampo. La sequenza di RNA sarà . La sequenza di RNA sarà
identica (a meno della U identica (a meno della U alpostoalposto della T) a quella della T) a quella
del del filamento antisensofilamento antisenso (complementare dello (complementare dello
stampo)stampo)
PROCARIOTIPROCARIOTIA livello A livello trascrizionaletrascrizionale le le
cellule batteriche regolano cellule batteriche regolano
l’espressione genica l’espressione genica
attraverso il modello attraverso il modello
dell’dell’operoneoperone..
L’operone è un tratto di DNA L’operone è un tratto di DNA
5’5’
3’3’
L’operone è un tratto di DNA L’operone è un tratto di DNA
comprendente (in sequenza comprendente (in sequenza
dal 5’dal 5’--P al 3’P al 3’--OH) tratti OH) tratti
regolativi (promotore ed regolativi (promotore ed
operatore) e geni strutturali operatore) e geni strutturali
(solitamente correlati tra (solitamente correlati tra
loro nella loro funzione).loro nella loro funzione).
Gli operoni si distinguono in:Gli operoni si distinguono in:
1)1) InducibiliInducibili (se possono essere accesi da (se possono essere accesi da
un determinato induttore). Solitamente un determinato induttore). Solitamente
sono catabolici (degradano cioè sono catabolici (degradano cioè
substrati):substrati):
2)2) ReprimibiliReprimibili (se possono essere accesi (se possono essere accesi
da un determinato repressore). da un determinato repressore).
Solitamente sono anabolici Solitamente sono anabolici
(sintetizzano cioè substrato)(sintetizzano cioè substrato)
OPERONE OPERONE LacLac: UN ESEMPIO : UN ESEMPIO DIDI OPERONE INDUCIBILEOPERONE INDUCIBILE
Un esempio di come Un esempio di come
il Lattosioil Lattosio
viene degradato, se viene degradato, se
presente nel presente nel
mezzo di coltura, in mezzo di coltura, in
Glucosio e Glucosio e
Galattosio nei Galattosio nei
batteri.batteri.REGOLAZ. ALLOSTERICAREGOLAZ. ALLOSTERICA
REGOLAZIONE FINE REGOLAZIONE FINE DELL’OPERONE DELL’OPERONE LacLac
MEDIANTE L’ATTIVITA’ DEL MEDIANTE L’ATTIVITA’ DEL GLUCOSIO: UN CASOGLUCOSIO: UN CASO
DIDI CONTROLLO POSITIVO CONTROLLO POSITIVO DELL’ESPR GENICADELL’ESPR GENICA
Alti livelli di Alti livelli di GlcGlc nel mezzo di colturanel mezzo di coltura= scarsa efficienza di trascrizione= scarsa efficienza di trascrizione
(e traduzione) dell’operone;(e traduzione) dell’operone;
Bassi livelli di Bassi livelli di GlcGlc nel mezzo di colturanel mezzo di colturaAssociati a presenza di Lattosio = Associati a presenza di Lattosio = elevata efficienza di trascrizione elevata efficienza di trascrizione
dell’operonedell’operone
REGOLAZIONE A LIVELLO POSTREGOLAZIONE A LIVELLO POST--TRASCRIZIONALE TRASCRIZIONALE ––
IL MECCANISMO DELL’ATTENUAZIONEIL MECCANISMO DELL’ATTENUAZIONE
NEL CASO DELL’OPERONENEL CASO DELL’OPERONE
HisHis, SI PUO’ AVERE UNA, SI PUO’ AVERE UNA
REGOLAZIONE A LIVELLOREGOLAZIONE A LIVELLO
TRASCRIZIONALE, TRASCRIZIONALE, DIRET=DIRET=TRASCRIZIONALE, TRASCRIZIONALE, DIRET=DIRET=
TAMENTE SUL DNA, TAMENTE SUL DNA,
ATTRAVERSO IL LEGAME ATTRAVERSO IL LEGAME
DEL COREPRESSORE (DEL COREPRESSORE (HisHis
STESSA) ALLA PROTEINASTESSA) ALLA PROTEINA
REPRESSORE…REPRESSORE…
…OPPURE…OPPURE L’ATTENUAZIONE DELLA TRADUZIONE, ATTRAVERSO IL L’ATTENUAZIONE DELLA TRADUZIONE, ATTRAVERSO IL
LEGAME LEGAME DIDI MOLTI MOLTI HisHis--tRNAtRNA E, CONSEGUENTEMENTE, E, CONSEGUENTEMENTE, DIDI MOLTIMOLTI
RIBOSOMI A LIVELLO RIBOSOMI A LIVELLO DIDI UNA SEQUENZA DETTA UNA SEQUENZA DETTA LeaderLeader, ,
INTERPOSTA TRA LA SEQUENZA OPERATORE ED I GENI INTERPOSTA TRA LA SEQUENZA OPERATORE ED I GENI
STRUTTURALI. TALE LEGAME DETERMINA UN RIPIEGAMENTO STRUTTURALI. TALE LEGAME DETERMINA UN RIPIEGAMENTO
DELL’DELL’mRNAmRNA TALE CHE SI STACCHI DALLA POLIMERASI.TALE CHE SI STACCHI DALLA POLIMERASI.
(In particolare(In particolareiperacetilazioneiperacetilazionea livello dellea livello delle
Lisine)Lisine)
RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA (1)RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA (1)
Lisine)Lisine)
EpigeneticaEpigenetica
Si intende per Epigenetica una qualunque attività di regolazione dei geni
tramite processi chimici che non comportino cambiamenti nel codice del DNA
ma possono modificare il fenotipo dell’individuo e/o della progenie.
Ad esempio:Ad esempio:
- metilazione del DNA (Es: Formazione dei corpi di Barr) ;
- acetilazione degli istoni.
Questi fenomeni epigenetici alterano l'accessibilita' fisica al genoma da
parte di complessi molecolari deputati all'espressione genica e, quindi,
alterano il grado di funzionamento dei geni.
La metilazione del DNA nei vertebrati avviene tipicamente nei siti CpG
(citosina-fosfato-guanina; che si ha ove la citosina è direttamente
seguita da una guanina nella sequenza del DNA); tale metilazione
risulta nella conversione della citosina in 5-metilcitosina. La
formazione del Me-CpG è catalizzato dall'enzima DNA
metiltransferasi. I siti CpG sono poco comuni nel genoma degli
invertebrati mentre sono spesso trovati con maggior densità nei
promoters genici dei vertebrati, in cui sono collettivamente denominati
isole CpG. Lo stato di metilazione di questi siti CpG può avere un grave
impatto sull'attività/espressione genica.
Alcuni geni vengono espressi solo se sono stati trasmessi dal padre, mentrealtri vengono espressi solo se vengono trasmessi dalla madre. Il fenomenodella espressione differenziale dipendente dal sesso del genitore di origineviene chiamato imprinting. Mentre nella sindrome di Praeder-Willi è ilcromosoma 15 materno ad essere presente in duplice copia, nella sindrome diAngelmann abbiamo una duplice copia del cromosoma paterno (si parla diUnisomia Diparentale).
In particolare in entrambe le sindromi la regione genomica interessata è quella del chr 15q11-q13. Nella PWS tale 15q11-q13. Nella PWS tale regione è metilata nel chr di
origine materna e, siccome gli alleli paterni vengono persi per
delezione, i geni contenuti nella controparte materna, essendo
metilati, non possono esprimersi.Viceversa, nella AS sono i chr 15 paterni ad essere in duplice copia, con conseguente iperattività di quella coppia di cromosomi.
Lo stato complessivo di metilazione in una cellula può anche essere un fattore
accelerante nella carcinogenesi come suggerisce l'evidenza che l'ipometilazione
genomica può portare ad instabilità cromosomica e crescenti tassi di mutazione.
Lo stato di metilazione di alcuni geni può essere usata come biomarker per la
tumorigenesi. Per esempio, l'ipermetilazione del pi-class glutathione S-
transferase gene (GSTP1) appare come un affidabile indicatore del tumore alla
prostata.
CONTROLLO COMBINATORIALE CONTROLLO COMBINATORIALE –– INIZIO TRASCRIZIONE EUCARIOTIINIZIO TRASCRIZIONE EUCARIOTI
CONTROLLO COORDINATO DELL’ESPR GENICA EUCARIOTICA: IL CASOCONTROLLO COORDINATO DELL’ESPR GENICA EUCARIOTICA: IL CASODEGLI ORMONI STEROIDEIDEGLI ORMONI STEROIDEI
REGOLAZIONE A LIVELLO POSTREGOLAZIONE A LIVELLO POST--TRASCRIZIONALE TRASCRIZIONALE ––
I MICRORNAI MICRORNA
I MICRORNA INTERAGISCONOI MICRORNA INTERAGISCONO
CON I LORO CON I LORO mRNAmRNA BERSAGLIOBERSAGLIO
MEDIANTE PARZIALE O TOTALE MEDIANTE PARZIALE O TOTALE
COMPLEMENTARIETA’ CON ILCOMPLEMENTARIETA’ CON ILCOMPLEMENTARIETA’ CON ILCOMPLEMENTARIETA’ CON IL
3’UTR 3’UTR DIDI QUESTI ULTIMI.QUESTI ULTIMI.
TALE INTERAZIONE PUO’ PORTARETALE INTERAZIONE PUO’ PORTARE
AL BLOCCO PARZIALE DELLA AL BLOCCO PARZIALE DELLA
TRADUZIONE OD ALLA TOTALE TRADUZIONE OD ALLA TOTALE
DEGRADAZIONE DELL’DEGRADAZIONE DELL’mRNAmRNA!!
REGOLAZIONE TRAUZIONALEREGOLAZIONE TRAUZIONALE
ALLUNGAMENTO/ACCORCIAMENTO DELLA CODA ALLUNGAMENTO/ACCORCIAMENTO DELLA CODA DIDI POLY APOLY A