Regolazione dell'espressione

•Procarioti concetto di operone
•Regolazione positiva “attivatori”
•Regolazione negativa “repressori”
•Regolazione inducibile
• regolazione reprimibile
• gene regolatore

L’espressione dei geni sono controllati da
segnali extracellulari
•In assenza di regolazione i geni hanno
una trascrizione minima o basale
•Reclutamento della RNA polimerasi
•Legame cooperativo

•RNA

Assenza di lattosio

Presenza di lattosio

• IPTG induttore artificiale (isopropil-1-tiob-D-galattoside)
inattiva il repressore
lac e consente l'espressione del
frammento clonato nel vettore
• Xgal (5-Bromo-4-cloro-3-indolil-b-Dgalattoside)
che viene metabolizzato a
composto blu dalla b-galattosidasi.

L’attenuazione
1) la terminazione è regolata dalla velocità di traduzione dell’attenuatore al 5’
“regione leader”.
2) i livelli di tTNA-Trp controllano la velocità di traduzione. Abbondante tRNA-
Trp determina la formazione di forcine sull’attenuatore con il rilascio della
polimerasi.
3) la struttura dell’RNA sull’attenuatore “forcina” causa la terminazione in
presenza di tRNA-Trp

Regolazione post-
trascrizionale o a livello della
• 5’-UTR dell’mRNA
traduzione
• Concentrazione di specifici tRNA
• Repressori che inibiscono il legame del
ribosoma al codone d’inizio
• Cambiamenti di struttura dell’RNA

CAP o CRP lega il DNA come dimero
mentre il repressore LacI come tetramero

Elementi di riconoscimento dei fattori di trascrizione

1. Riconosce un DNA a doppio filamento
2. sequenze palindromiche con ripetizioni invertite
3. Ciascun “emisito” lega una subunità del
repressore

• N-terminale
• C-terminale
Repressore Lac

CAP o CRP

Fagi

Ciclo dei fagi
genoma di 50 Kb e 50 geni
lisogenico

Geni precoci sono necessari per la fase
tardiva

Antiterminazione

Antiterminazione

•Geni precoci immediati e tardivi (N, CRO) sono necessari sia per il ciclo
litico che per la lisogenia

1) due geni repressori (cI e CRO) e tre promotori
2) la lisogenia è mantenuta dal repressore cI il quale
lega gli operatori OR ed OL bloccando PL e PR ed i
geni precoci immediati
3)
• PRM repressor maintenance
• cI lambda repressor
• CRO control of repressor
X
• Forte
• Non hanno bisogno
• di attivatori
• Debole
ha bisogno
di attivatori

Mappa di regolazione

1) Controllo autogeno di mantenimento del repressore
auto-repressione dovuto all’aumento di concentrazione
2) i dimeri interagiscono tra loro formando un ottamero

1) I geni cII e cIII sono necessari ad attivare la trascrizione a livello PRE
1) La presenza del repressore mantiene la propria sintesi
2) i prodotti dei geni cII e cIII del gene precoce ritardato sono necessari alla RNA
polimerasi per iniziare la trascrizione a livello di PRE (right establishment)
3) cII attiva promotori deboli come PRE e cIII ne inibisce la sua degradazione
4) la trascrizione a partire da PRE porta alla trascrizione del repressore cI il quale
blocca CRO instaurando la lisogenia

1) i dimeri si legano in modo cooperativo
2) i siti di legame degli operatori sono separati da spaziatori
3) i siti sono numerati da “1” più vicini al sito d’inizio, a “3” a monte
del promotore come (OR1-OR3)
4) il sito 1 è quello con maggiore affinità gli altri minore affinità e
legano con minore concentrazione del fattore

• Enhancer attiva il promotore
più vicino a qualunque
distanza
• Porta alla formazione di
complessi che interagiscono
direttamente o
indirettamente con il
promotore
• Agiscono in modo
bidirezionale in qualunque
orientamento
• Elemento CAAT
• Spesso si trovano più copie
di questi elementi
“modulari”, perciò legano
vari tipi di fattori di
trascrizione
• Agiscono in cis

• Aumentare la concentrazione di attivatori vicino al promotore
• Aumentano la frequenza della trascrizione
• Funzionano stabilendo interazioni proteina-proteina con i fattori
basali
• La repressione è raggiunta influenzando la struttura della
cromatina o legando o nascondendo gli attivatori
• Lo stimolo della trascrizione da parte degli enhancer è
indipendente dall’orientamento e dalla posizione

Enhancer di SV40 agisce sui geni precoci e
tardivi in entrambe le direzioni

• 1) struttura della cromatina
• 2) Enhancer generale e siti di legame del repressore Mig1
“indotto dal glucosio” regolano l’induzione o repressione
• 3) GAL4 è regolato negativamente da GAL80 che si sposta tra
nucleo e citoplasma
• 4) Gal80 è regolato negativamente nel citoplasma da Gal 3 che
è attivato dall’induttore galattosio
•

Tre classi di attivatori
• 1) veri attivatori (formano contatti diretti col DNA
ed agiscono formando contatti con l’apparato basale
di trascrizione) o mediati “indiretti” da un coattivatore.
• a) fattore tessuto specifico;
• b) attivazione mediata da modificazioni chimiche “fosforilazione”;
• c) attivazione mediata da un ligando (recettori steroidei);
• d) la disponibilità dell’attivatore può dipendere dal legame al
repressore (NF-kB)
• e) partner alternativi possono determinare attività o inattività; esempio
“HLH”
• f) attivazione da taglio proteolitico da un precursore inattivo
• 2) antirepressori agiscono solo su stampi di
cromatina e reclutano enzimi e/o complessi di
rimodellamento della cromatina
• 3) proteine architettoniche regolano la
struttura del DNA curvandolo e riunendo le proteine
legate

Attiva i geni k delle Ig nei linfociti B

Omeodominio geni omeobox
e geni umani Hox

1) Forma un ansa di circa 23 aa
che sporge dal sito di legame dello
zinco che viene chiamata Cys2/His2
2) recettori steroidei hanno
Cys2/Cys2. Si legano al DNA come
dimeri omo o eterodimeri
il primo dito controlla quale sequenza
viene legata ed il secondo controlla la
distanza tra le posizioni “viola e
verde”

Recettore degli estrogeni

Cerniera di leucina alfa elica con leucina ogni sette posizioni, i
gruppi idrofobici interagiscono mentre sull’altra faccia si
trovano quelli carichi. Adiacente ad ogni cerniera c’è un altro
dominio di legame al DNA carico denominato bZIP zipper
basico

Formano sia omo che eterodimeri

HLH Helix-loop-Helix si trova generalmente in
geni che regolano lo sviluppo
Ogni elica interagisce attraverso residui
idrofobici da un lato e carichi dall’altro
No tutte hanno un dominio di legame al
DNA la specificità di legame dipende dal
dimero

1) Scivolamento dell’ottamero
2) Trasferimento
3) Rimozione completa del DNA dall’ottamero
4) rimozione di H2A-H2B

1) Switch mating type/sucrose non fermenting
2) CHD chromodomain elicase DNA-binding o NuRD sono repressori
3) alcuni fanno scivolare il DNA
4) altri possono rimuovere l’ottamero
2) ISWI influenza il posizionamento legando il DNA linker e la coda di H4