Controllo dell’espressione genica

L’espressione genica negli eucarioti è di una complessità decisamente maggiore che nei procarioti. I geni non sono organizzati in operoni, perché geni con funzioni correlate sono spesso sparsi nel genoma; nonostante ciò, i geni sono regolati in modo coordinato. Anche l’organizzazione dei cromosomi negli eucarioti contribuisce alla maggiore
complessità della regolazione dell’espressione genica. L’espressione genica negli eucarioti è regolata a molti livelli distinti. Sono stati trovati sistemi regolativi per il:

  • controllo della trascrizione;
  • controllo della maturazione degli RNA precursori;
  • controllo del trasporto degli mRNA maturi fuori dal nucleo;
  • controllo della traduzione degli mRNA;
  • controlla della degradazione degli mRNA maturi;
  • cantrolla della degradaziane dei prodotti proteici.

Il controllo della trascrizione coinvolge numerosi elementi. A livello del DNA la trascrizione di geni codificanti per proteine richiede l’interazione di fattori trascrizionali con elementi promotori e di proteine regolatrici sia con elementi promotori che con elementi enhancer. L’effetto sulla trascrizione può essere positivo a negativa, sulla base dell’elemento. pra-
motore e della proteina che lo. lega. Si pensa che l’atti-
vazione della trascrizione mediante il legame di una
proteina ad un elemento. enhancer lontano coinvolga la
formazione di un’ansa nel DNA, provocata dall’intera-
zione fra le proteine regalatrici legate ad elementi
enhancer e promotori, Mentre proteine regalatrici uni-
che certamente si legano. agli elementi promotori ed
enhancer, alcune proteine regalatrici sana condivise
dai due tipi di elementi regalatari, indicando. che
entrambi interferiscano. con la trascrizione mediante
meccanismi simili.

A livella cromosomìco, la regalaziane della trascri-
zione deve tenere conta dell’interazione di istoni e pro-
teine non istoniche con il DNA. In generale, passiamo.
vedere il cromosoma eucariote come repressa per la tra-
scrizione a causa di queste interazioni, quindi l’attiva-
zione della trascrizione può essere vista carne un feno-
mena di derepressiane, che deriva dal rilassamento.
delle strutture DNA-prateine nelle vicinanze di un gene
che deve essere attivata. Per questa è rilevante il fatta
che sappiamo. che la cromatina trascrizionalmente attiva
è più sensibile alla DNasi I della cromatina trascrizio-
nalmente inattiva. Inoltre, a monte di geni attivi si tro-
vano. siti ipersensibili alla DNasi, sensibilissimi alla dige-
stione con DNasi I. Questi siti probabilmente carri-
spandano. ai siti di legame per la RNA polimerasi e le
proteine regalatrici.

L’attivazione genica, in malti eucarioti, è accompa-
gnata, in malti casi, dalla diminuzione nel livella di
metilazione del DNA, benché la relazione con i cam-
biamenti nell’organizzazione cromosomica, se c’è, nan
sia chiara.

L’espressione genica può essere regalata a livella di
maturazione dell’RNA. Questa tipo. di regalaziane agi-
sce determinando. la produzione di molecole di RNA
matura da molecole di RNA precursare. Due eventi
regalati vi, che esemplificano. questa livella di regala-
zione, sana la scelta del sito. di pali (A) e la scelta del
sito. di splicing. In entrambi i casi vengano. prodotti
diversi tipi di mRNA se canda la scelta fatta. Sana nati
esempi di entrambi i tipi di controllo in sistemi di svi-
luppa. Per esempio. vengano. prodotte diverse classi di
immunaglabuline per scelta di siti di pali(A) diversi e la
scelta del sito. di splicing è critica nel sistema di deter-
minazione del sessa in Drosophila.

Il trasporto dell’mRNA dal nucleo. nel citoplasma è
un altra punta importante di controllo dell’espressione
genica. Un ma della di ritenziane del complesso di splì-
cing è stata proposto per questa tipo. di regalaziane. In
questa ma della, l’associazione del complesso di spli-
cing con l’RNA precursare compete con il trasporto
fuori dal nucleo. Si ritiene che, durante la rimozione
degli introni, il complesso di splicing associato con
l’RNA precursore impedisca alla molecola di RNA di
lasciare il nucleo, Quando. poi tutti gli introni sana stati
rimassi ed il complesso di splicing si è dissociato
dall’mRNA ora matura, la molecola libera di rnRNA
può interagire con il paro nucleare ed uscire nel cito-
plasma.
L’espressione genica è regalata anche mediante con-
trollo della traduzione dell’mRNA e della degradaziane
dell’mRNA. Quest’ultima è ritenuta una dei punti prin-
cipali di controllo nella regalaziane dell’espressione
genica, carne è messa in evidenza dal larga spettro. di
stabilità degli mRNA trovato nella stessa organismo. È
chiara che le nucleasi sana da ultima responsabili della
degradaziane degli mRNA ed i segnali per stabilità dif-
ferenziali degli mRNA sembrano. essere proprietà delle
caratteristiche strutturali dei singoli mRNA. Per esem-
pio, un gruppo. di sequenze ricche in AU nella regione
non tradotta in 3’di RNA a vita breve è responsabile
della loro instabilità, benché resti ancora aggetta di stu-
dia il mada in cui questa segnale viene letta dalla cellu-
la e trasmessa a fattori cellulari ed enzimi, che devano.
essere direttamente coinvolti nella degradaziane
dell’mRNA.

Infine, abbiamo. discussa la risposta immunitaria, la
struttura delle molecole di anticorpi e l’origine della
diversità degli anticorpi nei mammiferi. Qui è coinvolto
un meccanismo particolarmente interessante di riarran-
giamenti crornosomici durante lo. sviluppa cellulare,
per portare insieme, nei geni che vengano. trascritti,
parti delle regioni codificanti per i polipeptidi delle cate-
ne pesanti e leggere delle molecole di anticorpo. In par-
ticolare, ogni catena leggera ed ogni catena pesante ha
un dominio variabile (V) ed un dominio costante (C).
Per la catena leggera, nella linea germinale vi sana malti
segmenti genici per il dominio V arrangiati a tandem,
pochi segmenti geni ci di giunziane m ed un segmento.
genica C. Durante lo. sviluppa, eventi di ricombinazione
somatica portano. a cangiungersi particolari segmenti
genici V, L e C per formare un gene funzionante per la
catena L. Un processa simile si verifica per formare un
gene funzionante per la catena H. In questa casa, malti
segmenti geni ci D (diversità) vengano agqiunti fra i seg-
menti genici V e J. I geni formati per la catena L e per la
catena H sana diversi in ciascuna cellula e questa è la
ragione dell’enorme numero di differenti tipi di anti-
corpi che passano. venire prodotti nei mammiferi.

Informazioni su dott. Emilio Alessio Loiacono

Medico Chirurgo - Direttore dello Staff di Medicina OnLine
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