Sistemi di controllo dell’espressione genica negli eucarioti

MEDICINA ONLINE GENETICA DNA LABORATORIO CROMOSOMI ALLELE MENDEL POPOLAZIONE RNA CELLULA NUCLEO ORGANELLI MITOCONDRIO RIBOSOMA. 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 promotore e della proteina che lo lega. Si pensa che l’attivazione della trascrizione mediante il legame di una proteina ad un elemento enhancer lontano coinvolga la formazione di un’ansa nel DNA, provocata dall’interazione fra le proteine regolatrici legate ad elementi enhancer e promotori, Mentre proteine regolatrici uniche certamente si legano. agli elementi promotori ed enhancer, alcune proteine regalatrici sana condivise dai due tipi di elementi regolatori, indicando che entrambi interferiscano. con la trascrizione mediante meccanismi simili.

A livella cromosomico, la regolazione della trascrizione deve tenere conto dell’interazione di istoni e proteine non istoniche con il DNA. In generale, possiamo vedere il cromosoma eucariote come repressa per la trascrizione a causa di queste interazioni, quindi l’attivazione della trascrizione può essere vista carne un fenomeno di derepressiane, che deriva dal rilassamento delle strutture DNA-proteine nelle vicinanze di un gene che deve essere attivata. Per questo è rilevante il fatto che sappiamo che la cromatina trascrizionalmente attiva è più sensibile alla DNasi I della cromatina trascrizionalmente inattiva. Inoltre, a monte di geni attivi si trovano. siti ipersensibili alla DNasi, sensibilissimi alla digestione con DNasi I. Questi siti probabilmente corrispondano ai siti di legame per la RNA polimerasi e le proteine regolatrici. L’attivazione genica, in molti eucarioti, è accompagnata spesso dalla diminuzione nel livello di metilazione del DNA, benché la relazione con i cambiamenti nell’organizzazione cromosomica, se c’è, non sia chiara.

L’espressione genica può essere regolata al livella di maturazione dell’RNA. Questa tipo di regolazione agisce determinando la produzione di molecole di RNA matura da molecole di RNA precursore. Due eventi regalativi, che esemplificano questo livello di regolazione, sono la scelta del sito di poli (A) e la scelta del sito di splicing. In entrambi i casi vengano prodotti diversi tipi di mRNA seconda la scelta fatta. Sono noti esempi di entrambi i tipi di controllo in sistemi di sviluppo. Per esempio vengano prodotte diverse classi di immunoglobuline per scelta di siti di poli (A) diversi e la scelta del sito. di splicing è critica nel sistema di determinazione del sesso in Drosophila.

Il trasporto dell’mRNA dal nucleo nel citoplasma è un altro punta importante di controllo dell’espressione genica. Un modello di ritenzione del complesso di splicing è stato proposto per questo tipo di regolazione. In questo modello, l’associazione del complesso di splicing con l’RNA precursore 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 sono stati rimossi ed il complesso di splicing si è dissociato dall’mRNA ora maturo, la molecola libera di mRNA può interagire con il poro nucleare ed uscire nel citoplasma.

L’espressione genica è regolata anche mediante controllo della traduzione dell’mRNA e della degradazione dell’mRNA. Quest’ultimo è ritenuto uno dei punti principali di controllo nella regolazione dell’espressione genica, come è messo in evidenza dal largo spettro di stabilità degli mRNA trovato nello stesso organismo. È chiaro che le nucleasi sono da ultimo responsabili della degradazione degli mRNA ed i segnali per stabilità differenziali degli mRNA sembrano essere proprietà delle caratteristiche strutturali dei singoli mRNA. Per esempio, 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 oggetto di studio il modo in cui questo segnale viene letto dalla cellula e trasmesso a fattori cellulari ed enzimi, che devono essere direttamente coinvolti nella degradazione dell’mRNA.

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