trascrizione e maturazione dell'RNA mappa mentale
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La trascrizione è il processo con cui l'RNA polimerasi copia un segmento di DNA in RNA complementare, mentre la maturazione trasforma l'RNA primario in RNA funzionale. Questa mappa mentale copre le fasi della trascrizione (iniziazione, allungamento, terminazione), il ruolo del promotore e dei fattori di trascrizione, e nei eucarioti lo splicing, l'aggiunta del cappuccio 5' e della coda poly-A. Utile per studenti di biologia molecolare che vogliono collegare struttura del gene ed espressione.
Dalla trascrizione all'RNA maturo
Nei batteri l'mRNA appena sintetizzato può essere tradotto subito dai ribosomi, perché non esiste separazione tra nucleo e citoplasma. Negli eucarioti l'RNA primario (pre-mRNA) deve invece subire tre modificazioni principali prima di lasciare il nucleo: l'aggiunta del cappuccio all'estremità 5', la rimozione degli introni tramite splicing e l'aggiunta di una coda di adenine all'estremità 3'. Solo l'mRNA maturo, con cappuccio, esoni uniti e coda poly-A, viene esportato nel citoplasma e riconosciuto dai ribosomi. Questa separazione spaziale e temporale è una delle differenze più importanti tra procarioti ed eucarioti.
Lo spliceosoma e lo splicing alternativo
Lo splicing è catalizzato dallo spliceosoma, un complesso di RNA e proteine (piccoli RNA nucleari inclusi) che riconosce le sequenze di confine tra introni ed esoni. L'enzima non è una proteina ma un ribozima-like: gli RNA nucleari piccoli svolgono il ruolo catalitico. Lo stesso pre-mRNA può essere processato in modi diversi, un fenomeno chiamato splicing alternativo: alcuni esoni vengono inclusi o esclusi a seconda del tessuto o della fase di sviluppo. In questo modo un singolo gene può dare origine a più proteine diverse, un meccanismo che contribuisce in modo significativo alla complessità degli organismi eucariotici.
Promotori e fattori di trascrizione
L'iniziazione della trascrizione dipende da sequenze specifiche a monte del sito di partenza. Nei batteri la subunità sigma dell'RNA polimerasi riconosce il promotore e poi si stacca dopo l'avvio dell'allungamento. Negli eucarioti l'RNA polimerasi II richiede un insieme di fattori di trascrizione generali che si assemblano sul promotore, spesso in corrispondenza di una TATA box. A questi si aggiungono fattori specifici che modulano la frequenza di trascrizione di singoli geni, legandosi a sequenze lontane come gli enhancer. La regolazione dell'iniziazione è quindi il principale punto di controllo dell'espressione genica.
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Domande per ripassare
Perché l'RNA contiene uracile invece di timina?
L'uracile è chimicamente simile alla timina ma priva del gruppo metile. Nell'RNA l'uracile appaia con adenine ed è meno costoso da produrre; la timina nel DNA aiuta invece a distinguere le citosine deaminate, che diventano uracile, permettendo i sistemi di riparazione di riconoscere e correggere questo danno.
Cosa succede a un mRNA eucariotico prima della traduzione?
Il pre-mRNA subisce la maturazione: aggiunta del cappuccio 5', splicing per rimuovere gli introni e aggiunta della coda poly-A al 3'. Solo dopo queste modifiche l'mRNA maturo viene esportato dal nucleo e può essere tradotto dai ribosomi nel citoplasma.
Che differenza c'è tra RNA polimerasi batterica ed eucariotica?
I batteri hanno un solo tipo di RNA polimerasi, con la subunità sigma che riconosce il promotore. Gli eucarioti possiedono tre RNA polimerasi principali (I, II e III) specializzate in classi diverse di RNA, e richiedono fattori di trascrizione generali per l'assemblaggio sul promotore, poiché non riconoscono direttamente il DNA.