Acidi nucleici – 6
presentazione del prof. Ciro Formica
Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it,
wikipedia.it, unibs.it, unina.it, uniroma2.it, nih.gov, zanichelli.it, sciencemag.org, ncbi.gov
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1- Dal DNA alle proteine;
2- la Trascrizione e la formazione dell'
RNA messaggero;
3- RNA ribosomiale
4- RNA di trasporto
La trascrizione in eucarioti e procarioti
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Il mRNA
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I tipi di RNA polimerasi di procarioti e eucarioti
Nei procarioti una sola RNA polimerasi catalizza la
sintesi di tutti i tipi di RNA
Negli eucarioti ci sono più enzimi :
RNA polimerasi I
RNA polimerasi II
RNA polimerasi III
rRNA (ribosomale)
mRNA (messaggero)
tRNA e rRNA 5.8 S
Le RNA polimerasi I e II riconoscono sul DNA delle sequenze
poste a monte del sito di inizio della trascrizione
(PROMOTORI)
La RNA polimerasi III si lega invece in posizioni a valle del
sito di inizio della trascrizione
RNA polimerasi
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La RNA pol non è in grado di correggere gli errori , 1/105
nucleotidi circa, cioè non ha la funzione proofreading a
differenza della DNA pol. Gli errori possono essere causa di
mutazioni
ALLUNGAMENTO DELL'RNA
Il meccanismo di allungamento dell’RNA avviene mediante
l’attacco nucleofilo dell’OH in 3’ di un ribonucleotide al fosfato
più interno del nuovo nucleoside trifosfato. La sintesi è favorita
dall’idrolisi del pirofosfato.
Trascrizione RNA
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GTF (fattori di trascrizione generali): proteine di regolazione che si legano al
promotore per l’attacco della RNA polimerasi
TATA box sequenza di basi TATA necessaria per regolare la trascrizione
promotori specifiche sequenze di inizio trascrizione
fattori di terminazione sequenze per interrompere la trascrizione
Fasi della trascrizione
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Iniziazione fino alla sintesi del primo legame del RNA. Include
il legame della RNA polimerasi al promotore, e quindi ai fattori
di trascrizione (TF) e formazione di una corta regione di DNA
in singolo filamento. Si forma quindi un Complesso di
iniziazione della trascrizione, che si lega alle proteine attivatrici
e alla regione “enhancer” del DNA, situate a migliaia di basi di
distanza dall’inizio del gene da trascrivere.
Allungamento la catena nucleotidica si allunga per l’aggiunta
della subunità
Terminazione termina la sintesi bloccando l’addizione delle
subunità, e generalmente causando la dissoluzione dell’apparato
di sintesi
Animazione della trascrizione
http://www.dnalc.org/resources/3d/12-transcription-basic.html
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Transcript: What you are about to see is DNA's most extraordinary secret—how
a simple code is turned into flesh and blood. It begins with a bundle of factors
assembling at the start of a gene. A gene is simply a length of DNA instructions
stretching away to the left. The assembled factors trigger the first phase of the
process, reading off the information that will be needed to make the protein.
Everything is ready to roll: three, two, one, GO! The blue molecule racing along
the DNA is reading the gene. It's unzipping the double helix, and copying one of
the two strands. The yellow chain snaking out of the top is a copy of the genetic
message and it's made of a close chemical cousin of DNA called RNA. The
building blocks to make the RNA enter through an intake hole. They are matched
to the DNA - letter by letter - to copy the As, Cs, Ts and Gs of the gene. The only
difference is that in the RNA copy, the letter T is replaced with a closely related
building block known as "U". You are watching this process - called transcription
- in real time. It's happening right now in almost every cell in your body.
Animazione della trascrizione - 2
http://www.dnalc.org/resources/3d/13-transcription-advanced.html
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Transcript: The Central Dogma of Molecular Biology: "DNA makes RNA makes protein"
Here the process begins. Transcription factors assemble at a specific promoter region along
the DNA. The length of DNA following the promoter is a gene and it contains the recipe for
a protein. A mediator protein complex arrives carrying the enzyme RNA polymerase. It
manoeuvres the RNA polymerase into place... inserting it with the help of other factors
between the strands of the DNA double helix. The assembled collection of all these factors is
referred to as the transcription initiation complex... and now it is ready to be activated. The
initiation complex requires contact with activator proteins, which bind to specific sequences
of DNA known as enhancer regions. These regions may be thousands of base pairs distant
from the start of the gene. Contact between the activator proteins and the initiationcomplex releases the copying mechanisM. The RNA polymerase unzips a small portion of
the DNA helix exposing the bases on each strand. Only one of the strands is copied. It acts
as a template for the synthesis of an RNA molecule which is assembled one sub-unit at a
time by matching the DNA letter code on the template strand. The sub-units can be seen
here entering the enzyme through its intake hole and they are joined together to form the
long messenger RNA chain snaking out of the top.
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L’iniziazione richiede un forte legame tra la
RNA polimerasi solo con i promotori
L’allungamento necessita invece che la RNA
pol si leghi a tutte le sequenze che incontra
durante la trascrizione
Nei batteri il promotore è una breve
sequenza consenso formata da:
-una purina localizzata nel punto di inizio,
- la sequenza TATAAT a –10 basi
- la sequenza a–35 basi
I geni interrotti: esoni e introni
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I geni interrotti: lo splicing
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spliceosoma
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Animazione dello splicing
http://www.dnalc.org/resources/animations
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Transcript: As DNA is transcribed into RNA it needs to be edited to remove noncoding regions, or introns, shown in green. This editing process is called splicing,
which involves removing the introns, leaving only the yellow, protein-coding
regions, called exons.
RNA splicing begins with assembly of helper proteins at the intron/exon borders.
These splicing factors act as beacons to guide small nuclear ribo proteins to form a
splicing machine, called the spliceosome. The animation is showing this happening
in real time. The spliceosome then brings the exons on either side of the intron very
close together, ready to be cut. One end of the intron is cut and folded back on
itself to join and form a loop. The spliceosome then cuts the RNA to release the
loop and join the two exons together. The edited RNA and intron are released and
the spliceosome disassembles.
This process is repeated for every intron in the RNA. Numerous spliceosomes,
shown here in purple, assemble along the RNA. Each spliceosome removes one
intron, releasing the loop before disassembling. In this example, three introns are
removed from the RNA to leave the complete instructions for a protein.
Molecole di RNA ribosomiale
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Molecola di tRNA
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1- braccio dell’amminoacido con la
sequenza CCA all’estremità 3’ cui si lega
l’amminoacido corrispondente al codone
riconosciuto
2- braccio TψC
3- braccio dell’ anticodone
complementare al codone di mRNA con
la posizione wobble
4- braccio extra (variabile)
5- braccio D
6- estremità 5’
Se il tRNA contiene una Inosina nell’anticodone in wobble il tRNA
può leggere codoni nel mRNA che hanno A, U oppure C nella
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terza posizione. Nella figura è rappresentato
l’esempio della
Glicina (Gly)
Il legame codone-anticodone uracile-adenina
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La “wobble” (tentenamento) è la
terza posizione del codone. In
questa posizione, le basi U e C
possono essere letti come G
nell’anticodone nel tRNA. Allo
stesso modo, le A e le G possono
essere lette come U o Y
(pseudouridina) nell’anticodone.
Famiglie geniche: i geni della globina