Cap. 16 Regolazione dell

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Cap. 16 Regolazione dellespressione genica nei
batteri e batteriofagi. Pp. 465-489
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Sintesi 16

1. Molti geni dellorganismo devono rispondere
   (attivandosi o disattivandosi) a variazioni
   ambientali
2. Il processo di attivazione/disattivazione genica
   in risposta a stimoli ambientali si chiama
   regolazione
3. Concetto di operon nei procarioti
4. Meccanismi di regolazione negativa e positiva

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Alcuni meccanismi sono molto semplici fago ?
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Alcuni meccanismi sono molto semplici fago ?
replicazione, ricombinazione
testa, coda
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Utilizzo del lattosio in E. coli
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Variabilità fenotipica in E. coli enzimi
sintetizzati
Lattosio, glucosio Glu, non Lac Lattosio, non
glucosio Lac sintesi regolabile degli enzimi
per Lac Lac Lattosio, glucosio Glu, non
Lac Lattosio, non glucosio non Lac deficit
della sintesi degli enzimi per Lac Lac-
Lattosio, glucosio Glu, Lac Lattosio, non
glucosio Lac sintesi costitutiva degli enzimi
per Lac Lacc
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Modello delloperon (Monod e Jacob)
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Organizzazione delloperon per il lattosio
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Funzionamento delloperon per il lattosio in
assenza di lattosio
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Funzionamento delloperon per il lattosio in
presenza di lattosio
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(No Transcript)
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Controllo negativo della trascrizione

1. Un repressore controlla negativamente la
   trascrizione (cioè la disabilita)
2. I geni strutturali Z, Y ed A possono trascrivere
   solo se viene rimossa iinibizione rappresentata
   dal repressore

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Trascrizione alloperon del lattosio 1
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Trascrizione alloperon del lattosio 2
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Mutazioni nonsenso sono mutazioni polari
Mutazione in Z galattosidasi alterata, né
permeasi né transacetilasi Mutazione in Y
permeasi alterata, manca la transacetilasi Mutazio
ne in A transacetilasi alterata
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Diploidia parziale nello studio delloperon
Fenotipo - lallele mutato produce una
sostanza che si diffonde il sito
a è un gene
a a-
Fenotipo lallele mutato manca di una
funzione il sito a è una regione
regolatrice del DNA
a a-
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Mutanti Ocrecessivi
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Mutanti I-dominanti
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Mutanti I-
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Mutanti I-
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Un passo indietro
Lattosio, glucosio Glu, non Lac Lattosio, non
glucosio Lac sintesi regolabile degli enzimi
per Lac Lac
Il controllo negativo spiega perché i geni per il
lattosio non sono espressi in assenza di
lattosio Ma perché non sono espressi quando sono
presenti sia lattosio che glucosio?
Controllo positivo Repressione da catabolita
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Repressione da catabolita
In presenza di glucosio, sono bassi i livelli
cellulari di cAMP
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Riassumendo

• Glucosio, non lattosio
• repressore attivo, cAMP basso, poco
  cAMP-CAP al sito CAP
• Nessuna trascrizione alloperon lac
• 2. Glucosio, lattosio
• repressore inattivo, cAMP basso, poco
  cAMP-CAP al sito CAP,
• Bassi livelli di trascrizione alloperon
  lac
• 3. Non glucosio, lattosio
• repressore inattivo, cAMP alto, molto
  cAMP-CAP al sito CAP,
• Alti livelli di trascrizione alloperon lac

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Regioni regolatrici delloperon lac
Controllo negativo
Controllo positivo
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Loperon per il triptofano in E. coli
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Regione leader tascritta, non tradotta
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Loperon per il triptofano in E. coli

• TrpR è prodotta da un gene distante dalloperon
• Da sola non è in grado di legarsi al sito o
  (aporepressore)
• Quando è legata a molecole di trp, si lega al
  sito o e inibisce la trascrizione

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Attenuazione alloperon per il triptofano in E.
coli
Un secondo meccanismo, legato alla regione
leader, agisce quando trp è poco e può ridurre di
10 volte i livelli di trascrizione
trp-tRNA scarichi blocco della traduzione
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Riassumendo

• Niente trp
• Bassa affinità dellaporepressore per o,
  trp-tRNA scarichi
• Alti livelli di trascrizione alloperon trp
• 2. Poco trp
• Bassa affinità dellaporepressore per o,
  trp-tRNA carichi
• Bassi livelli di trascrizione alloperon lac
• 3. Tanto trp
• Alta affinità del repressore per o (trp-tRNA
  carichi, ma non conta)
• Nessuna trascrizione alloperon lac

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Operon per la resistenza allarsenico in E. coli
3 geni strutturali Ars-A ATPasi
Pompa
dellarsenico Ars-B Unità transmembrana Ars-C
catalizza la riduzione di anioni in
substrati utilizzabili dalla pompa 2 geni
regolatori Ars-D in
competizione con larsenico e il tellurio Ars-R
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(No Transcript)
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Riassunto

• Geni funzionalmente collegati sono spesso
  localizzati in regioni contigue del cromosoma
• Nei casi più semplici (fago ?) questa contiguità
  è sufficiente a determinare una regolazione
  genica
• In altri casi (lac, trp, ars in E. coli) delle
  proteine (repressori) inibiscono o attenuano la
  trascrizione controllo negativo
• In molti casi (lac, in E. coli)esistono anche
  controlli positivi che stimolano la trascrizione