Parte 1 22 Biologia applicata, Biotecnologie, Agroambiente di DNA e non si legano direttamente al DNA durante la fase iniziale della sintesi dell RNA. L inizio della trascrizione è mediato da fattori trascrizionali, detti fattori generali di trascrizione o GTF, che sono specifici per ciascuna polimerasi e riconoscono sequenze di DNA promotrici in grado di legare le proteine regolatrici o fattori regolatori (attivatori e repressori) che aiutano o inibiscono la trascrizione del promotore. Questo è lungo in genere circa 40 coppie di basi, si estende a monte o a valle del sito d inizio della trascrizione ed è costituito da diversi elementi cui si legano sia i fattori trascrizionali specifici sia i fattori regolatori, che dopo aver riconosciuto il promotore, creano una struttura riconosciuta dall enzima. I geni eucarioti sono regolati anche da sequenze attivatrici, dette enhancer o siti intensificatori (hanno la funzione di aumentare l efficacia dei promotori nell attivazione e nella frequenza della trascrizione), o repressorie, dette silencer che invece rallentano o inibiscono totalmente la trascrizione di un gene legandosi al repressore, in modo che l RNA polimerasi non è in grado di iniziare la trascrizione (meccanismo di silenziamento genico). Sia le une che le altre sono poste anche a grande distanza dal gene stesso. L RNA sintetizzato dalle RNA polimerasi viene definito pre-mRNA o trascritto primario che, a differenza di quanto avviene nei procarioti, non è direttamente utilizzabile, ma necessita di essere processato prima di essere esportato dal nucleo e tradotto. Gli eventi di maturazione del trascritto primario sono tagli, splicing, modificazione delle estremità, capping (rivestimento dell estremità 5 dell RNA) e poliadenilazione dell estremità 3 dell RNA [ 20 ]. Lo splicing (f A3) è un processo che si verifica in quanto i cromosomi eucariotici contengono segmenti codificanti, chiamati esoni, separati da segmenti di DNA non codificanti (introni). Inizialmente, all interno del nucleo, sia gli introni che gli esoni vengono trascritti in una molecola di pre-mRNA da cui poi vengono rimossi gli introni mentre gli esoni sono saldati (splicing = saldatura) insieme per originare un mRNA maturo [ 21 ]. Il capping prevede l aggiunta, attraverso un legame 5 -5 , di un cappuccio di 7-metilguanosina, all estremità 5 del trascritto dell mRNA (struttura CAP). L RNA subisce il capping quando è lungo 20-40 nucleotidi, cioè quando è al punto di transizione tra la fase di inizio e quella di allungamento. mRNA eucariotico 5 AUG 3 UAG 5 cap metilato Sequenze codificanti con introni rimossi dallo splicing OH 3 -Poly[A]coda 20 Struttura di un mRNA eucariotico maturo. Un mRNA completamente modificato include un cappuccio 59, una regione codificante e una coda poli-A. PIA ARS WMR NTE STT RIA COL M NF TIV ZZT UPI ATE trascrizione nel pre RNA PIA ARS WMR NTE STT RIA COL M NF TIV ZZT UPI ATE esoni introni esoni introni esoni introni esoni introni esoni ARS WMR STT RIA M NF ZZT UPI PIANTE COLTIVATE 21 Modello di sintesi proteica in una cellula eucariote. Nel gene sono contenute numerose informazioni disposte a mosaico: una sequenza di lettere senza significato comprensibile. Nella cellula c è un meccanismo che sa scegliere le parti intellegibili, le estrapola da questa informazione apparentemente assurda, le mette insieme e forma la frase. APPROFONDIMENTO 3 Lo splicing alternativo Ad aggiungere complessità ai meccanismi di regolazione dell espressione genica sta il fatto che il processo di splicing di alcuni trascritti primari di un gene può avvenire con modalità diverse. Infatti, generalmente gli esoni sono distinti nettamente dagli introni e la trascrizione dei geni in pre-mRNA avviene sempre con lo stesso tipo di splicing, ma può succedere che a seconda della proteina di cui la cellula ha bisogno, uno stesso pre-mRNA possa subire un tipo diverso di splicing producendo molecole diverse di RNA, ognuna delle quali codi ca per una proteina differente. Questo meccanismo è detto splicing alternativo: nel mRNA maturo possono comparire zone che in altri casi erano state rimosse oppure possono scomparire zone che in altri casi erano state mantenute. 0080.Parte1_Cap_01.indd 22 Durante il processo può infatti veri carsi l inclusione di un introne, che a tutti gli effetti, potrebbe portare alla codi ca di una proteina, o la delezione di un esone o la delezione dell introne con una parte più o meno ampia dell esone. La cellula è in grado di leggere o tralasciare parti differenti di DNA a seconda delle sue necessità; pertanto, poiché uno stesso lamento di DNA contiene le informazioni per la sintesi di diverse proteine, la stessa catena uguale di DNA in cellule diverse produce proteine diverse. Ne è un esempio la proteina strutturale tropomiosina che regola la contrazione delle cellule muscolari dei mammiferi: l unico trascritto primario del gene può subire splicing, determinando l origine di mRNA differenti in cinque tessuti distinti (nel muscolo scheletrico, nella parte interna del muscolo liscio, nei broblasti, nelle cellule del fegato e del cervello) 26/02/21 16:53