uttore Biologia cellulare e genetica Il gene per il repressore Lac, definito come gene I, che codifica per una proteina capace di bloccare l espressione dei geni Z, Y e A. Il secondo gene è il sito promotore Lac, definito gene P, che è la regione del DNA cui si lega la RNA polimerasi per iniziare la trascrizione dei geni strutturali Z, T e A. Il terzo gene regolatore è il sito operatore Lac, definito come gene O, che è la regione del DNA cui si lega il repressore Lac. Quando nel terreno di coltivazione è presente il lattosio, alcune sue molecole agiscono da induttori, cioè si legano al repressore prodotto dal gene regolatore e lo inattivano staccandolo dall operatore. L RNA polimerasi inizia a spostarsi lungo la molecola del DNA trascrivendo sull RNA-messaggero i geni strutturali dell operone e provocando la sintesi degli enzimi che degradano il lattosio [ 18 ]. OPERONE TRIPTOFANO Mentre l operone lac è catabolico, cioè porta alla demolizione del lattosio, l operone triptofano è anabolico, cioè permette la sintesi del triptofano a partire da altri prodotti. L operone triptofano (trp) è composto da: un gene regolatore che codifica per una proteina detta repressore; un gene promotore; un gene operatore e 5 geni strutturali che portano l informazione per gli enzimi in grado di sintetizzare l amminoacido triptofano. Il compito dell operone triptofano (trp) è bloccare la sintesi di tali enzimi, quando l amminoacido è già presente nel mezzo di coltura, e di attivarla quando la cellula ne è carente. Il repressore del triptofano è sintetizzato in forma inattiva e si lega all operatore solamente nel caso in cui prima si sia legato a un corepressore (repressione da prodotto finale) che è il triptofano stesso. In questo modo, attivando il repressore, non vengono prodotti quantitativi inutili di amminoacido. Tuttavia, se la sua concentrazione diminuisce, il corepressore-triptofano si stacca dal repressore che non può legarsi all operatore e quindi la RNA polimerasi può trascrivere i geni. 21 Capitolo 1 L espressione dell operone trp è anche regolata con il meccanismo dell attenuazione, che è un ulteriore livello di controllo che si esercita durante la traduzione. Il sito di attenuazione è posto più a valle di quello di inizio della trascrizione che nei procarioti è accoppiata e contemporanea alla traduzione [ 19 ]. Quando sono presenti quantità elevate di trp, i geni non vengono espressi, quando invece sono presenti quantità limitate di trp, i geni sono espressi a livelli più bassi. Perciò il grado di espressione dei geni per la sintesi del triptofano è inversamente correlato alla presenza di questo amminoacido. La regolazione genica negli eucarioti Negli eucarioti esistono tre RNA polimerasi diverse: RNA polimerasi I, che sintetizza l rRNA; RNA polimerasi II, che sintetizza l mRNA; e RNA polimerasi III, che sintetizza tRNA e rRNA. Esse funzionano sempre in direzione 5 e 3 producendo un filamento di RNA antiparallelo allo stampo Corepressore (triptofano) Repressore inattivo Il triptofano si lega al repressore Cambio di conformazione Il repressore si lega all operatore Regolatore Operatore L RNA polimerasi non si lega al promotore. Trascrizione inibita RNA polimerasi 19 Operone triptofano o operone trp: la presenza dell amminoacido triptofano all interno della cellula determina il blocco della sintesi degli enzimi che sintetizzano il triptofano stesso. L RNA polimerasi non si lega (3) Lattosio Repressore Repressore legato all operatore (2) L RNA polimerasi si lega al promotore Induttore (lattosio) legato al repressore mRNA trascritto Repressore attivo (1) a Induttore assente (lattosio) Trascrizione b 18 (a) In assenza di lattosio il gene regolatore sintetizza il repressore (1) che si lega al gene operatore e ricopre in parte il promotore (2), impedendo all RNA polimerasi di legarsi al DNA e di iniziare la trascrizione (3). (b) In presenza di lattosio, il lattosio funge da induttore, (1) si lega al repressore rimuovendolo dall operatore. L RNA polimerasi si lega al promotore (2) e la trascrizione può avvenire (3). 0080.Parte1_Cap_01.indd 21 26/02/21 16:53