controllo della trascrizione

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Che cos’è una mutazione normativa?

Tutte le cellule di un organismo contengono lo stesso genoma, cioè gli stessi geni disposti nello stesso ordine lungo gli stessi cromosomi.Questa è una generalizzazione-alcuni geni sono riorganizzati all’interno di alcune cellule, maquesta è l’eccezione piuttosto che la regola., Ad esempio, i geni che codificano le immunoglobuline (molecole anticorpali) sono riorganizzati nei linfociti B; questo è il modo in cui nuove strutture anticorpali vengono create in risposta a nuovi organismi invasori o virus. Inoltre, i cromosomi sono spesso rotti e ricongiunti in modo aberrantecellule tumorali. E, naturalmente, le cellule germinali (spermatozoi e uova) contengono solo metà delnumero di cromosomi come normali cellule somatiche (del corpo).

Tuttavia, la maggior parte delle cellule contiene DNA identico.Ciò che rende un tipo di cellula diverso da un altro non sono i geni che contengono, ma quale di questi geni esprimono-vale a dire., quali geni lorotrasmettere in RNA, quindi tradurre in proteine. Una cellula muscolare differisce dall’aneurone in molti dei suoi RNA e proteine costituenti. Ad esempio, la cellula muscolare trascrive i geni che codificano per l’actina muscolare e la miosina ma non il gene che codifica il neurofilamento; il contrario è vero per la cellula neuronale. Cosadetermina se un particolare gene viene trascritto o meno? Questo dipende in larga misura dalle altre proteine che sono presenti nella cellula-inparticolare, proteine che sono conosciute collettivamente come”fattori di trascrizione”.,

Ogni gene è costituito da una sequenza di codifica proteica,che può essere contigua o suddivisa in una serie di esoni e introni, e che inizia con un codone INIZIALE (ATG) e si conclude con un codone di ARRESTO (TAA, TAGor TGA). Oltre a questo, un gene deve avere sequenze regolabiliassociato ad esso. Si tratta di tratti di DNA che non codificano essi stessi per la proteina, ma che fungono da siti di legame per l’RNA polimerasi e le sue molecole accessorie, nonché una varietà di fattori di trascrizione., Insieme, le sequenze di theregulatory con le loro proteine legate agiscono come interruttori molecolari che determinano lo stato di attività del gene-per esempio OFF o FULL-ON o, più spesso,qualcosa in mezzo. Le sequenze regolatorie includono la regione promoterregion insieme agli elementi enhancer.

Ogni gene ha un promotore, che è il legantesito per l’apparato trascrizionale basale – RNA polimerasi e itsco-fattori. Ciò fornisce il macchinario minimo necessario per consentiretrascrizione del gene., Le regioni enhancer si trovano ad una distanza fromthe promotore, a entrambi i lati 5′ o 3 ‘ del gene o all’interno di introni. Theyare in genere brevi tratti di DNA (200bp, dire), ciascuno costituito da un cluster ofeven sequenze più brevi (25bp, dire) che sono i siti di legame per una varietà ofcell – o fattori di trascrizione regione-specifici. Una volta legato, questi complessi di transcriptionfactor interagiscono con il macchinario trascrizionale basale a thepromoter per migliorare (o qualche volta diminuire) il tasso di trascrizione del gene.,Tali interazioni sono possibili a causa della natura flessibile di whichallows del DNA i rinforzatori avvicinarsi al promotore facendo scorrere fuori il DNA inbetween (vedi il diagramma qui sotto).

Possiamo pensare alla funzione di attivazione degli acceleratori come segue. Il legame della RNA polimerasi e della trascrizionemacchineria basale al promotore del gene è come accendere il motore e permetterlo al minimo in folle. Quando i fattori di trascrizione supplementari hanno legato gli elementi del toenhancer interagiscono con il macchinario basale, è come mettere il motore in marcia e tirare via dal cordolo., (In alternativa, per il sito arepressor è come mettere il freno a mano.)

Frequentemente, un dato gene è soggetto a una regolazione complessa.Che è, potrebbe essere trascritto in tempi diversi e in differentplaces durante lo sviluppo, o in risposta a diversi stimoli extracellulari.Nel presente contesto (Drosophila embriogenesi) abbiamo visto infatti che la segmentazione geni sono espressi in base alla loro posizione nell’embrione.Un esempio è anche saltato (eva) gene, un paio di regola genethat è trascritto in alternativa embrionale parasegments per generare un zebrapattern di sette righe., Lo stato trascrizionale del gene eve-ON o OFF secondo il quale siamo in parasegment – è sotto il controllo di una serie di elementi enhancer, uno per ogni striscia. Ogni enhancerelement contiene siti di legame per i prodotti del gene di segmentazione a monte comebicoide e Kruppel (che, come ricorderete, sono essi stessi fattori di trascrizione)., Così la costellazione particolare dei geni materni di effetto, genesand di lacuna altri geni di coppia-regola che è espressa in un determinato parasegment determineswhether o non uno degli elementi di enhancer è completamente occupato e consequentlywhether la trascrizione di gene di eve è attivata o non in thatparasegment. La specificità degli esaltatori può essere dimostrata rimuovendosolo uno di essi (l’elemento che specifica la striscia 2, ad esempio) e inserendolo nel flusso di un gene reporter come la beta-galattosidasi batterica (Bgal)., quandoquesto viene introdotto nell’embrione, Bgal è espresso in una sola striscia – inla posizione della striscia eve 2. In alternativa, particolari enhancerelements possono essere eliminati dal gene eve normale, risultante indeletion delle strisce corrispondenti di espressione eve. Tale amutazione-perdita di un elemento enhancer – è chiamata un regolatore mutation.It colpisce la regolazione spaziale o temporale del gene senza causaredispersione universale del prodotto genico.,

La parte superiore di questo diagramma mostra parte del regolatoreregione del gene eve – la parte più vicina allo startsite di trascrizione (freccia rossa). In questa regione ci sono tre elementi enhancer che controllano l’espressione nelle strisce 2, 3 e 7. Altri elementi, non mostrati nel diagramma, si trovano più lontano dal sito di inizio trascrizione (a sinistra) e controllano l’espressione eve nelle strisce 1,4,5 e 6., L’eliminazione di questi elementi upstream e lasciando solo quelli mostrati nel diagramma dà origine al modello di espressione mostrato sopra a destra-strisce 2, 3 e 7. Prendendo solo uno degli elementi, quello per la striscia 2, e collegandolo a un gene reporter, si ottiene solo il modello mostrato sopra la striscia centrale 2. Il modello eveexpression wild-type è mostrato in alto a sinistra. (Da Gilbert, Developmental Biology4th edition Chapter 15, p549 e Alberts et al. Molecular Biology of the Cell3rd edition, Chapter 9 p428)

Una cosa simile vale per la regolazione del Complesso Bithorax., Trascrizione di Ubx, abd-A e Abd-Bis controllato da una serie di elementi enhancer, ciascuno dei quali è specifico per parasegment aparticular. La perdita di uno dei potenziatori Ubx comporterà la perdita dell’espressione Ubx dal corrispondente parasegmento e dalla trasformazione di tale parasegmento. Le mutazioni BX-C rilevate da Lewis nel suo schermo genetico (bx, pbx, bxd, iab2 ecc.)risultano essere mutazioni regolatorie di questo tipo. Ad esempio, bxdcontrolla l’espressione Ubx in A1; le mutazioni di bxd provocano la perdita di Ubxexpression in A1 e la trasformazione omeotica di A1 in T3)., Pertanto, le trasformazioni dell’identità del segmento derivano da sottili alterazioni specifiche del parasegmento ai modelli di espressione di Ubx, abd-A o Abd-B, noncompleta perdita delle loro proteine codificate.

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