Espressione genica
Un modo semplice per visualizzare l’espressione genica
RNA “dot-blot”
Livelli di regolazione dell’espressione genica
Genoma
Organizzazione del genoma
L’espressione dei tRNA isoaccettori dipende dal numero di
copie dei geni
gc c
1.4
Abbondanza cell ulare dei tRNA
Abbontanza cellulare dei tRNA
1.6
guc
1.2
ig a
c aa
1
gua
iac
uuc
igc
igu
uc u
0.8
0.6
c uu
gaa
gug
cc a
uag
0.4
uga
gc a
uuu
ic g
0.2
cac
cc u
0
0
1
2
3
4
5
6
Numero di copie dei geni per tRNA (%)
Numero di copie dei geni per tRNA (%)
7
La duplicazione genica genera nuovi geni e nuove possibilità
di regolazione
Duplicazione (1% dei geni / milione anni)
Divergenza per mutazioni (0.1% / milione di anni)
I geni duplicati dell’emoglobina sono diversamente regolati
Livelli di regolazione dell’espressione genica
Genoma
Organizzazione del genoma
Accesso al genoma
In vivo, il DNA è fortemente impaccato in una
struttura nucleo-proteica (CROMATINA) che:
•Compatta il DNA in modo da renderlo dimensionalmente compatibile con le dimensioni nucleari;
•Stabilizza il DNA;
•Avvicina sequenze (incluse quelle di controllo)
linearmente assai distanti tra loro.
• Riduce drasticamente l’accessibilità dei
fattori trascrizionali e della RNA polimerasi al
DNA
La struttura della cromatina può essere modificata in modo regolato
Acetilazione degli istoni
- rimodellamento della cromatina
- creazione di siti di legame per
fattori trascrizionali
Livelli di regolazione dell’espressione genica
Genoma
Organizzazione del genoma
Accesso al genoma
Trascrizione
Regolazione negativa (repressione) della trascrizione di lac
Un segnale (il lattosio) attiva la trascrizione
facendo dissociare il repressore dal DNA
Regolazione negativa dell’operone del triptofano
Un segnale (il triptofano) reprime la trascrizione
facendo associare il repressore al DNA
Regolazione positiva attivazione dell’operone Lac
un segnale che indica assenza di glucosio si lega ad
un attivatore facendolo associare al DNA.
Le dimensioni e la complessità delle regioni
regolative (più che il numero dei geni)
aumentano all’aumentare della complessità
biologica
a) ‘enhancer’ (fino a 50 kb a monte del sito di
inizio della trascrizione!)
b) ‘basal promoter’ o promotore prossimale
(non più di 200 bp dal sito di inizio)
Livelli di regolazione dell’espressione genica
Genoma
Organizzazione del genoma
Accesso al genoma
Trascrizione
Maturazione dell’RNA
I geni eucariotici sono soggetti a splicing
Lo splicing può generare prodotti alternativi
Livelli di regolazione dell’espressione genica
Genoma
Organizzazione del genoma
Accesso al genoma
Trascrizione
Maturazione dell’RNA
Degradazione dell’RNA
Sintesi proteica
Piccoli RNA possono regolare la degradazione del
messaggero e la sintesi di proteine
Espressione genica
L’evoluzione modifica l’organizzazione dei
genomi e l’espressione dei geni.
I’espressione genica è soggetta a una
precisa regolazione spaziale e temporale.
La regolazione dell’espressione può
avvenire a livelli diversi e secondo
modalità diverse.
La maggior parte degli eventi regolativi
interessano la trascrizione.
Uno stesso gene può essere soggetto a
diversi livelli di regolazione.
Alcuni princìpi fondamentali di regolazione
sono validi per tutti gli organismi.