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Trascrizione del DNA

Trascrizione del DNA in eucarioti e procarioti

La trascrizione è il processo mediante il quale da uno stampo, costituito da un filamento di DNA (gene) viene sintetizzato il corrispondente RNA. Il processo di trascrizione precede la traduzione, cioè la sintesi proteica.

Trascrizione nei Procarioti

La direzione in cui avviene la trascrizione è 5'--> 3' ; durante questo processo, ribonucleotidi 5'-trifosforilati vengono legati gli uni agli altri, con perdita di pirofosfati, dall'enzima RNA polimerasi. Il filamento stampo può trovarsi su una o l'altra delle due semieliche che costituiscono il DNA. Vi saranno quindi sul filamneto stampo un punto di inizio trascrizione e un punto di fine, riconosciuti dall'RNA polimerasi. L'elielica letta dalla polimerasi è detta 'senso', l'altra non letta è detta 'non senso'.

Nei batteri la RNA polimerasi è costituita da un core centrale fatto di 4 subunità: due subunità α, una β e una β'. Inoltre collegato a questo core si trova un'ulteriore subunità, la σ, che ha l'importante compito di riconoscere un sito, a monte della sequenza senso, detto promotore. Se non vi fosse la subunità σ, la polimerasi potrebbe trascrivere indiscriminatamente tutto il DNA. Tale sbunità riconosce questo promotore, che è costituito da due sequenze di nucleotidi che si trovano rispettivamente 10 e 35 coppie di basi prima del punto di inizio trascrizione. Possiamo chiamarle sequenza -10 e sequenza -35, La sequenza -10, ricca di legami Adenine-Timine, è il punto in cui la doppia elica viene aperta.

Una volta aperta l'elica, la RNA polimerasi si lega a uno dei due filamenti, perde la subunità σ e si dirigerà lungo il filamento in direzione 3'-->5', creando il filamento stampo (che nascerà in direzione 5'--> 3'). Il filamento di RNA nascente avrà composizione in basi data dalla complementarietà col filamento di DNA stampo. L'uracile sostituisce la Timina nell'RNA.

Una ulteriore proteina, il fattore ρ, avanza lungo il filamento nascente, svolgendolo e staccandolo dallo stampo, fino all'arrivo della RNA polimerasi su un sito terminatore, contenente sequenze palindromiche che si avvolgono inramolecolarmente a faroamre delle anse di fronte alle quali la polimerasi si ferma, consentendo il distacco dell'mRNA. L'estremità 5' dell'mRNA viene legata subito dai ribosomi, per cui la traduzione nei procarioti avviene assieme alla trascrizione.

Trascrizione negli eucarioti:

Negli eucarioti abbiamo 4 classi di RNA: mRNA, rRNA, tRNA e piccoli RNA (scRNA, snRNA rispettivamente small cytoplasmatic e small nuclear, RNA che si trovano nel citoplasma e nel nucleo). Le RNA polimerasi deputate alla sintesi di questi RNA sono 3:

- RNA polimerasi I (per rRNA 28S, 18S e 5,8S)
- RNA polimerasi II (per mRNA e snRNA)
- RNA polimerasi III (per i tRNA, scRNA e l'rRNA 5S che completa i ribosomi).

Queste polimerasi riconoscono promotori differenti tra loro e i vari RNA subiscono un processo di differenziamento specifico nel loro tragitto successivo verso il citoplasma.

La trascrizione termina in specifiche sequenze di DNA grazie a particolari fattori di terminazione che le riconoscono.

Maturazione degli mRNA

La maturazione degli mRNA (RNA messaggero) è un processo esclusivo degli eucarioti. Prevede:

1. capping
2. poliadenilazione
3. metilazione
4. splicing

Negli eucarioti l'mRNA appena sintetizzato nel nucleo risulta più grande di quello che servirà alla fine nel citoplasma per la traduzione (sintesi delle proteine). Nei procarioti invece l'estremità 5' dell'mRNA viene legata subito dai ribosomi, per cui la traduzione avviene assieme alla trascrizione.

Il capping consiste nell'aggiunta di un 'cappuccio' all'estremità 5' di una 7-metilguanosina legata a tre gruppi fosfato. Tale cap dovrebbe avere la funzione di proteggere l'estremità 5' e di favorire il legame nel ribosoma per l'inizio della traduzione.

Negli eucarioti troviamo tratti di mRNA che saranno mantenuti e tratti che saranno eliminati, rispettivamente introni ed esoni. Lo splicing consiste appunto nella rimozione degli esoni e ricucitura tra loro degli introni. Questo è possibile grazie agli snRNP (small nuclear ribonucleoprotein particles) costituite da snRNA e proteine, che costituiscono un complesso (detto spliceosoma) localizzati in punti ben definiti del nucleo. Esistono casi di splicing alternativo, in cui dallo stesso mRNA iniziale possono originare differenti splicing per rimozione di sequenze introniche ottenendo RNA maturi finali differenti.

Maturazione dei rRNA e tRNA

rRNA e tRNA (RNA ribosomiale e transfer) nei procarioti provengono da tratti di DNA ripetuti una decina di volte. Nel trascritto finale troviamo sia le sequenze degli rRNA maturi che quelle dei tRNA, che veerranno staccati tra loro da una RNAasi III.

Negli eucarioti invece da un rRNA precursore avviene, mediante metilazione dei tratti che resteranno attivi ed eliminazione delle parti comprese tra una metilazionee l'altra, la produzione dei vari rRNA (28S, 18S e 5,8S).

Anche per i tratti di DNA che codificano per i tRNA abbiamo sequenze introniche ed esoniche, con aggiunta alla fine della catena di una estremità 5'-CCA-3'.