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Il processo di maturazione e trascrizione dell'rna pol ii, inclusi i meccanismi di capping, poliadenilazione, splicing e editing. Vengono inoltre esplorati i ruoli di fact, spliceosoma e altri fattori di trascrizione, nonché i meccanismi di protezione contro errori di splicing. Inoltre, vengono presentati i meccanismi di trasporto dell'mrna dal nucleo al citoplasma.
Tipologia: Appunti
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Vi sono delle differenze con la trascrizione nei procarioti:
In vivo, l’inizio della trascrizione ha bisogno di altre proteine, tra cui il complesso del mediatore, proteine trascrizionali regolatrici e enzimi che modificano i nucleosomi; questo è necessario in quanto in vivo il DNA stampo è impacchettato nella cromatina e questa condizione rende più difficile il legame del promotore con la polimerasi. Le proteine trascrizionali regolatrici, dette attivatori, aiutano il reclutamento della polimerasi al promotore e ne stabilizzano il legame. Questo reclutamento è mediato dalle interazioni tra gli attivatori legati al DNA; una di queste interazioni avviene con il complesso del mediatore. Il mediatore è associato alla coda carbossiterminale della subunità maggiore della polimerasi attraverso una superficie di legame, mentre presenta altre superfici per l’interazione con gli attivatori legati al DNA. Il mediatore è costituito da più di 20 subunità, e solamente una (Srb4/Med17) è necessaria per la trascrizione in vivo di tutti i geni PolII. Una volta che la polimerasi si è distaccata dal promotore ed ha iniziato la trascrizione, si passa alla fase di allungamento. Dunque, in questo processo abbiamo altri fattori, detti fattori d’allungamento. Una di queste è la chinasi P-TEFb, che viene reclutata sulla polimerasi dagli attivatori trascrizionali. Una volta legata alla PolII, questa proteina fosforila la serina in pos.2 dei segmenti ripetuti della coda CTD. Questa fosforilazione facilita l’allungamento. Inoltre, questa chinasi attiva un’altra proteina detta SPT5, un fattore di allungamento. Infine, un altro fattore di allungamento, detto TAT-SF1, viene reclutato dalla chinasi. Le polimerasi in fase di allungamento devono risolvere il problema della presenza degli istoni sul DNA, e ci riescono grazie a dei fattori denominati FACT (facilitates chromatin transcription), che rendono più efficiente la trascrizione a partire da stampi organizzati in cromatina. FACT è un eterodimero di due proteine: spt16 e SSRP1. In particolare, Spt16 si lega ai dimeri H2A:H2B mentre SSRP1 si lega ai tetrameri H3:H4. A questo punto FACT rimuove un dimero H2A:H2B downstream alla RNA Pol II. Inoltre FACT svolge anche un'attività̀ di chaperone per gli istoni, che permette di ricostruire il dimero H2A:H2B immediatamente upstream l’RNA Pol. FACT riesce, quindi, a rimuovere gli istoni a valle e di riformarli a monte, mantenendo così l’integrità della struttura cromatinica e permettendo contemporaneamente alla polimerasi di continuare con l’allungamento. Una volta trascritto, l’RNA deve maturare prima di essere esportato fuori dal nucleo e poi tradotto. Gli eventi di maturazione sono:
Gli eucarioti, oltre alla polII, hanno anche altre due polimerasi: PolI e PolIII. Queste polimerasi iniziano la trascrizione a partire da promotori diversi e trascrivono geni diversi: queste Pol trascrivono geni che codificano RNA specializzati e non proteine. Ciascuno di questi enzimi riconosce promotori distinti e utilizza gruppi specifici di fattori generali di trascrizione. Tuttavia, TBP è universale in quanto è coinvolto nell’inizio della trascrizione da parte delle Pol I, II, e III. L’RNA Pol I è necessaria per l’espressione di un solo gene, che codifica il precursore dell’rRNA che poi viene processato per formare gli rRNA 5.8S, 18S, e 25S. Il promotore del gene per l’rRNA è compost da due parti:
Per i geni degli eucarioti, la sequenza codificante viene periodicamente interrotta da sequenze non codificanti dette introni. Mentre le sequenze codificanti sono dette esoni. Dunque, è necessario che dopo la trascrizione in un RNA, gli introni debbano essere rimossi e gli esoni legati per creare l’mRNA di quel gene. Il processo di rimozione degli introni dai pre-mRNA viene chiamato splicing dell’RNA. La chimica dello splicing I confini tra gli esoni e gli introni sono marcati da sequenze nucleotidiche specifiche all’interno del pre-mRNA, e queste sequenze specificano dove avverrà lo splicing. L’estremità 5’ dell’introne viene chiamata sito di splicing 5’, o sito donatore, mentre l’estremità 3’ viene chiamata sito di splicing 3’ o sito accettore; per lo splicing è necessaria anche una terza sequenza, chiamata punto di ramificazione, la quale si trova completamente all’interno dell’introne ed è seguita da un segmento di polipirimidina. Un introne viene rimosso grazie a due reazioni di transesterificazione, in cui alcuni legami fosfodiesterici all’interno dell’mRNA vengono rotti e ne vengono formati di nuovi.
A questo punto, U1 è sostituito da U6 nel sito di splicing 5’ U4 è rilasciato dal complesso e questo permette a U6 di interagire con U2 formando the C complex. Questo arrangiamento genera il sito attivo, che è composto da U6 e U2. La reazione fra i siti 5’ and 3’ è mediata da U5 che avvicina le due estremità. Nell’ultima fase del ciclo dello spliceosoma, la struttura spliceosoma/introne è smantellata dall’RNA elicasi Prp Le snRNPs vengono riciclate e gli introni degradati.
Vi sono alcuni introni, tuttavia, che possono effettuare autonomamente lo splicing ed essere rimossi dal pre-mRNA senza l’ausilio dello spliceosoma: questi introni sono chiamati introni self-splicing. Per self-splicing si intende il fatto che l’introne stesso si ripiega in una conformazione specifica all’interno dell’RNA precursore e catalizza la chimica del suo stesso rilascio. Gli introni self-splicing sono classificati in due gruppi, in base alla loro struttura e al loro meccanismo di splicing:
Vantaggi di avere gli introni Un chiaro vantaggio è che la presenza di introni, e la necessità di rimuoverli, consente lo splicing alternativo e perciò la possibilità di generare prodotti proteici multipli a partire da un singolo gene. Un altro vantaggio si pensa sia il fatto che avere la sequenza codificante dei geni divisa su più esoni permette la creazione di nuovi geni attraverso il rimescolamento degli esoni: gli esoni generalmente sono piuttosto corti, mentre gli introni possono essere anche molto lunghi, di conseguenza questa differenza di dimensioni assicura che, per un gene eucariotico superiore, la ricombinazione avvenga all’interno degli introni, rispetto agli esoni; quindi è più probabile che gli esoni vengano rimescolati piuttosto che interrotti. RNA EDITING L’editing dell’RNA, come lo splicing, può modificare la sequenza di un RNA dopo che è stato trascritto. Vi sono due meccanismi che mediano l’editing: