Struttura di un gene: riassunto

STRUTTURA GENE

Struttura di un gene. In passato veniva definita gene quella porzione del codice genetico codificante per un proteina funzionale, ma una definizione di questo tipo banalizza quella che è una realtà molto più complessa.

Una formulazione più esauriente è quella che fornisce il dr Lodish: unità ereditaria fisica e funzionale che trasporta l’informazione da una generazione alla successiva; in termini molecolari è l’intera sequenza di DNA necessaria per la produzione di una proteina funzionale o RNA, inclusi esoni, introni e regioni di controllo non trascrizionale.
Negli organismi procarioti i geni che partecipano allo stesso processo biologico sono spesso consequenziali e quindi trascritti come fossero un’unica unità, cioè con un solo processo di trascrizione: si tratta degli operoni, strutture che prevedono un promotore, cioè una sequenza nucleotidica che permette al gene di essere trascritto, e un operatore, al quale si legano i fattori della trascrizione che così regolano l’espressione dei geni strutturali.

Gene: struttura e definizione

COSA SONO I GENI

Il promotore è caratterizzato dalla presenza di due corte sequenze altamente conservate che si trovano a -35(TTGACAT) e -10 nucleotidi a monte dal sito di inizio della trascrizione(che viene indicato con +1): quest’ultima regione TATAAT è chiamata Pribnow box e permette una più facile apertura della doppia elica del DNA(dato che le coppie A-T sono legate da soli due legami idrogeno); in alcuni promotori poi può trovarsi l’elemento UP in posizione -50, che si lega al carbossi-terminale della sub unità α dell’RNA polimerasi.

Conoscere tali sequenze consenso ci permette di conoscere l’efficienza della trascrizione, che è tanto maggiore quanto le sequenze sono più simili a quelle indicate. Le posizioni sono anch’esse variabili entro un ristretto intervallo: la distanza fra le due regioni che presentano un picco di conservazione( -10 e -35) non può andare molto oltre le 17-19 basi perché altrimenti l’RNA polimerasi potrebbe non legarsi bene al filamento di DNA(e ciò fa supporre che la struttura della proteina si sia coevoluta con la distanza fra i due siti).

Gene: struttura

DEFINIZIONE DI GENE

Alle estremità del gene è possibile identificare delle regioni chiamate UTR(untraslated regions) che consistono nella prima parte del primo esone e nell’ultima parte dell’ultimo, che svolgono un ruolo chiave per la stabilità, la localizzazione dell’mRNA e l’efficienza trascrizionale(il 3’ UTR è infatti il sito di legame dei MiRNA).
Tutte le sequenze codificanti hanno inoltre delle ORF (open reading frame) continue(mentre negli eucarioti sono separate) e dei segnali di stop situati in regioni ricche di G-C, che facilitano il distacco dell’RNA polimerasi e dunque la fine della trascrizione.
I geni degli organismi eucarioti possono essere distinti in tre classi a seconda di che RNA polimerasi è presente: RNA polimerasi I dà origine a rRNA(28S – 5,8S – 18S), RNA polimerasi II dà origine a mRNA, snRNA nucleari, nucleolari e citoplasmatici che associati a proteine costituiscono le snRNP, e microRNA.
Il promotore degli eucarioti ha elementi regolatori che possono trovarsi anche a diverse kilobasi di distanza dal sito di inizio della trascrizione e in questo caso si parla di promotore distale: il complesso trascrizionale può causare infatti il ripiegamento su se stesso del DNA che permette il contatto fra tratto prossimale(-80 CAAT box e GC box a -100) e quello distale, riconosciuto da enhancer ovvero sequenze di 50-100 nucleotidi fino a più di -1000 basi, che legano proteine regolatrici in grado di aumentare l’efficienza della trascrizione(o di inibirla nel caso dei silhancer). Altra sequenza caratteristica definita TATA box si trova fra -25 e -30 ed è il sito in cui RNA polimerasi II riconosce il promotore; tale sequenza, insieme a Inr che è a ridosso del nucleotide con cui inizia la trascrizione costituisce invece il core-promoter.