regolazione della sintesi proteica nei procarioti · regolazione genica nei procarioti •geni...
TRANSCRIPT
![Page 1: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/1.jpg)
REGOLAZIONE DELLA
SINTESI PROTEICA
NEI PROCARIOTI
![Page 2: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/2.jpg)
La regolazione dell’espressione genica
Quali sono i meccanismi che determinano
l’accensione o lo spegnimento dell’espressione
di un gene?
![Page 3: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/3.jpg)
La regolazione dell’espressione genica
•Nei procarioti:
–un’espressione genica selettiva permette alle cellule di risparmiare energia
–La regolazione avviene prevalentemente a livello trascrizionale
•Negli eucarioti:
–l’espressione genica selettiva permette alle cellule di svolgere ruoli specializzati
–La regolazione avviene a vari livelli
![Page 4: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/4.jpg)
Regolazione genica nei procarioti
•Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es.
geni che codificano per gli enzimi della glicolisi)
•Geni regolati: la loro espressione è regolata in
modo tale che che la quantità del corrispondente
prodotto (proteina o RNA) è controllata in
relazione al fabbisogno cellulare (es. sintesi
adattativa di enzimi)
![Page 5: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/5.jpg)
I batteri utilizzano strategie diverse per
regolare la sintesi degli enzimi
•Vie cataboliche e induzione da substrato
•Vie anaboliche e repressione da prodotto finale
Gli enzimi che catalizzano queste vie sono spesso
regolati in modo coordinato: la sintesi di tutti gli enzimi
coinvolti in una particolare via viene attivata o repressa
simultaneamente
![Page 6: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/6.jpg)
Vie cataboliche e induzione da substrato
![Page 7: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/7.jpg)
Vie anaboliche e repressione
da prodotto finale
La sintesi del triptofano
![Page 8: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/11.jpg)
RNA polimerasi
promotore
operatore
Gene regolatore
Gene promotore
Gene operatore
Geni strutturali
Proteina repressore
Sito di avvio della trascrizione del
DNA in mRNA
Sito di inserimento per
repressore: blocco della sintesi
dell’ mRNA
enzimi
Geni e loro funzioni
![Page 12: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/13.jpg)
I geni coinvolti nel catabolismo del lattosio sono
organizzati in un operone inducibile
La delezione del gene lac I origina cellule che producono sempre le
tre proteine indipendentemente dalla presenza dell’induttore
Lac I codifica per un repressore
![Page 14: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/14.jpg)
Regolazione dell’operone lac
![Page 15: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/21.jpg)
I geni strutturali e il gene I
transacetilasi b-galattosidasi
permeasi
Z Y A
Un unico mRNA
policistronico
trascrizione
traduzione
F’(lac)
I
I+ = allele normale:Z, Y, A trascrivono in presenza dell’induttore;
I- = mutante costitutivo: Z, Y, A trascrivono sempre;
Is = allele inibente la risposta all’induttore: Z, Y, A non trascrivono mai
Merodiploidi per definire le relazioni
funzionali tra gli alleli
I+Z-/I-Z+ Trascrive* con l’induttore
I-Z-/I+Z+
Trascrive* con l’induttore
I-Z-/I-Z+
Trascrive* sempre
IsZ+/I+Z+
Non trascrive mai
IsZ+/I-Z+ Non trascrive mai
1) Is è dominante su I+ che a sua
volta è dominante su I- 2) I+ è dominante su I- indipendentemente dalla posizione in cis o in trans rispetto a Z+
Geni lac
*un mRNA per un enzima funzionale
![Page 22: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/22.jpg)
Operatore, promotore e operone
O+Z+/OcZ+ Trascrive* sempre
O+Z+/OcZ-
Trascrive* con l’induttore
O+Z-/OcZ+
Trascrive* sempre
IsO+Z+/I+OcZ+ Trascrive* sempre
O+ = allele normale:Z, Y, A trascrivono in presenza dell’induttore;
Oc = mutante costitutivo: Z, Y, A trascrivono sempre
Z Y A O
1) Oc è dominante su O+, ma solo in cis rispetto a Z+
(cis-dominanza)
P
2) Gli alleli normali di P sono cis-dominanti sui mutanti difettivi di P, che impediscono incondizionatamente la trascrizione di Z, Y, A, impedendo l’inserimento della RNA polimerasi
I
operone
Il prodotto del gene I è una proteina diffusibile che, in assenza dell’induttore, si lega ad O e impedisce la trascrizione di Z, Y , A; in presenza dell’induttore non si lega ad O e consente la trascrizione di Z, Y, A *un mRNA per un enzima funzionale
![Page 23: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/23.jpg)
Controllo negativo dell’espressione genica nell’operone lac
Z Y A O P I RNA polimerasi
repressore non legato all’induttore, che si lega ad O e impedisce la trascrizione
induttore repressore legato all’induttore, che non si lega ad O e non impedisce la trascrizione
repressore I- senza affinità per O, con cui non si lega mai e non impedisce mai la trascrizione
repressore Is senza affinità per l’induttore, che si lega sempre ad O e impedisce sempre la trascrizione
mRNA
Z Y A O P I I-
Is
Z Y A O P I
Z Y A O P I Oc
P-
operatore senza affinità per il repressore che non lega mai e non impedisce mai la trascrizione
promotore senza affinità per l’RNA polimerasi che impedisce sempre la trascrizione
Z Y A O P I
![Page 24: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/24.jpg)
L’operone Lac è anche sotto un controllo positivo mediante una proteina attivatrice da catabolita:
proteina CAP
• Piccola molecole effettrice, cAMP, si lega alla proteina attivatrice chiamata proteina attivatrice da catabolita (CAP) o proteina recettore di cAMP (CRP)
• CAP legato al sito di CAP: TRASCRIZIONE favorita
• L’operone si spegne quando CAP non è legato
![Page 25: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/25.jpg)
cAMP = adenosina monofosfato ciclico
CAP = catabolite activator protein
o
CRP = cyclic AMP receptor
![Page 26: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/26.jpg)
Alberts et al., L’ESSENZIALE DI
BIOLOGIA MOLECOLARE
DELLA CELLULA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright ©
2005
• Esempio di controllo positivo
• Quando cAMP si lega a CAP, il complesso si lega al sito di CAP vicino al promotore lac
• La risultante curva nel DNA fa aumentare il legame di RNA polimerasi che aumenta la trascrizione
![Page 27: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/27.jpg)
Alberts et al., L’ESSENZIALE DI
BIOLOGIA MOLECOLARE
DELLA CELLULA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright ©
2005
repressore
attivatore
![Page 28: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/34.jpg)
Vie anaboliche e repressione
da prodotto finale
La sintesi del triptofano
![Page 35: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: REGOLAZIONE DELLA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI · Regolazione genica nei procarioti •Geni costitutivi: sono costantemente attivi (es. geni che codificano per gli enzimi della](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051408/6002c99dbdcd7848e608d461/html5/thumbnails/44.jpg)