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1. Regolazione della transcrizione in Eucarioti

3. Numero dei geni ed Evoluzione Prokarioti 500 - 7,000 Urochordati Artropodi Nematodi 16,000 14,000 21,000 Specie Unicellulari Funghi 2,000 – 13,000 5,000 – 10,000 Vertebrati Piante Vascolari 30,000 – 50,00 0 25,000 – 60,000

5. Geni e Genomi

6. Sequenze di genomi in banche dati Genomi Sequenziati: Human 3 × 10 9 Yeast 1.2 × 10 7 Mouse 2.7 × 10 9 × 12 different strains Rat 2.6 × 10 9 Neurospora 4 × 10 7 14 more fungi within next year Fugu fish 3.3 × 10 8 Tetraodon fish 3 × 10 8 >500 bacteria/viruses Mosquito 2.8 × 10 8 Next years: Drosophila 1.2 × 10 8 Dog, Chimpanzee, Chicken Worm 1.0 × 10 8 2 sea ascidiae 1.6 × 10 8 Current rate of sequencing: Rice 1.0 × 10 9 4 big labs × 3 × 10 9 bp /year/lab Arabidopsis 1.2 × 10 8 10s small labs

8. I genomi di eucarioti contengono una gran parte di DNA non-funzionale Tra gli eukarioti, il DNA cellulare non correla con la filogenia.

12. OPERONI L’ operone Lac di E. coli

14. I geni di Metazoi vengono letti in luoghi diversi (tessuti), in tempi diversi (embriogensi, adulto), in condizioni diverse (es. risposte ormonali), etc Abbondanza Attivazione ormonale SPAZIO TEMPO

17. Core Processes Tra 2 e 1 miliardo di anni fa, le cellule eucariotiche hanno raggiunto un livello elevato di coordinamento di grosse combinazioni di geni in circuiti molto complessiQuesti meccanismi di regolazione possedevano robustezza ed insieme la versatilità che ha permesso la loro evoluzione. Sono rimasti conservati da allora.La regolazione genica di eucarioti è tra i core processes più potenti maggiormente conservato, e responsabile per la variazione fenotipica su cui agisce la selezione naturale.Robustezza= resistenza del fenotipo (anatomia, fisiologia, comportamento) a modifiche

18. Core Processes Il controllo dell’espressione genica in eucarioti ha indebolito il collegamento tra segnali e risposte trascrizionali in 2 maniere:Rilasciamento delle richieste geometriche per l’interazione del repressore con l’apparato trascrizionale (DNA)Nei batteri, il repressore si lega precisamente ad un sito particolare del DNA bloccandone fisicamente la trascrizioneNegli eucarioti, le proteine si legano solo in vicinanza del DNA non esattamente, possono trovarsi prima o dopo il gene DNA binding proteins si legano a sequenze vicino al gene e non interagiscono con la macchina trascrizionale, portando enzimi vicino al gene che a sua volta modifica la struttura della proteina che si trova vicino al geneL’attività del gene è basata su di un consensus che non ha un contatto chimico con il macchinario per la sintesi dell’ RNA

23. Tre polimerasi eukariotiche catalizzano la formazione di differenti RNAs I: pre-rRNA II: mRNA III: tRNAs, 5S rRNA, small stable RNAs alfa-amanitina DEAE Sephadex

24. Struttura delle subunità della RNA polimerasi di yeast e E. coli

25. La subunità maggiore dell’ RNA polymerase II ha un repeat essentiale al carboxyl-terminale che viene fosforilato durante la transcrizione Repeat = Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser Da 26 a 52 ripetizioni del dominio CTD Ab verde capra Ab rosso* conig lio

26. Il TATA box è una regione altamente conservata del promotere di eucarioti Inizio tra -35 e -20 CG regions sono poco presenti in genomi di eukarioti

27. La maggior parte dei geni eucarioti sono regolati da controlli multipli della transcrizione U pstream A ctivating S equences

29. Gli operoni batterici producono mRNA poli-cistronici mentre la maggior parte dei mRNA eukariotici sono mono-cistronic i e contengono introni

31. Unità di trascrizione semplici e complesse vengono trovate in genomi di eucarioti

32. Splicing alternativo tessuto-specifico del pre-mRNA della fibronectina nei fibroblasti e negli epatociti

33. Multipli isoformi di proteine sono comuni nel sistema nervoso dei vertebrati Splicing alternativo di slo mRNA, che codifica per il canale del K + Ca 2+ -dipendente nelle cellule ciliate dell’apparato auditivo, contribuisce alla percezione dei suoni a frequenze diverse coclea 576 possibili isoforme

34. Splicing

35. Identificazione degli elementi di controllo della transcrizione di controllo della transcrizione Figure 10-31

36. Saggio in vivo per l’attività di fattori trascrizionali

37. Una serie di mutanti per delezione di Gal4 ha dimostrato che i fattori di trascrizione sono composti da domains separabili: DNA- binding e attivazione Assay in Gal4 -

38. Gli attivatori transcrizionali sono proteine modulari composte da domains funzionali distanti

40. L’ homeodomain della proteina engrailed interagisce con uno specifico sito di riconoscimento sul DNA 60 aa homeobox Anche in vertebrati e Uomo controllano lo sviluppo

41. Mutanti di Drosophila

42. Mutazioni in selector genes possono causare transformazione di una parte del corpo in un altra ( homeosis )

43. Interazione fra i zinc-finger domains C 2 H 2 e C 4 con il DNA In tumori umani Recettore gluco- corticoidi

44. Interazione fra la proteina C 6 zinc-finger (Gal4) ed il DNA Leucine zipper 1 Leu ogni 7 aa nella zona del C-terminal DNA-binding domain Legano il DNA come dimeri e le Leu sono necessarie

45. Interazione fra una proteina homodimerica-leucine-zipper ed il DNA

46. Interazione fra l’ helix-loop-helix di una proteina homodimerica ed il DNA

48. I fattori di trascrizione etero-dimerici aumentano le opzioni per la regolazione genica

49. I domains di attivazione mostrano una considerevole diversità strutturale Figure 10-47 In assenza di 9-cis-retinoic acid agisce come repressore Con trans stimola la trascrizione

50. Complessi multiproteici si formano sugli enhancers Attivazione dell’ Interferone Enhanceasome il complesso proteico

51. Trascrizione e Fattori di Trascrizione

53. Assemblaggio stepwise in vitro del complesso Pol II transcription-initiation

56. Gli attivatori stimolano l’assemblaggio altamente cooperativo del complesso di iniziazione della trascrizione I binding sites per gli attivatori che controllano la trascrizione del gene di topo TTR

58. Modello per l’assemblaggio cooperativo per l’attivazione del complesso per l’inizio della trascrizione del promotore TTR

59. Assemblaggio cooperativo HNF1 proteina homeobox - specifica negli epatociti HNF3 proteina winged-helix - specifica negli epatociti HNF4 recettore nucleare espresso anche in epiteli intestinali e cellule renali C/EPB eterodimero basic zipper espresso in epiteli intestinali, cellule del grasso, in alcuni neuroni AP1 eterodimero basic zipper espressi in tutte le cellule

60. Controllo combinatoriale della trascrizione