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Cap. 16 Regolazione dell’espressione genica nei batteri e batteriofagi. Pp. 465-489

Cap. 16 Regolazione dell’espressione genica nei batteri e batteriofagi. Pp. 465-489. Sintesi 16. Molti geni dell’organismo devono rispondere (attivandosi o disattivandosi) a variazioni ambientali

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Cap. 16 Regolazione dell’espressione genica nei batteri e batteriofagi. Pp. 465-489

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Presentation Transcript

  1. Cap. 16 Regolazione dell’espressione genica nei batteri e batteriofagi. Pp. 465-489

  2. Sintesi 16 • Molti geni dell’organismo devono rispondere (attivandosi o disattivandosi) a variazioni ambientali • Il processo di attivazione/disattivazione genica in risposta a stimoli ambientali si chiama regolazione • Concetto di operon nei procarioti • Meccanismi di regolazione negativa e positiva

  3. Alcuni meccanismi sono molto semplici: fago λ

  4. Alcuni meccanismi sono molto semplici: fago λ replicazione, ricombinazione testa, coda

  5. Utilizzo del lattosio in E. coli

  6. 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

  7. Modello dell’operon: (Monod e Jacob)

  8. Organizzazione dell’operon per il lattosio

  9. Funzionamento dell’operon per il lattosio in assenza di lattosio

  10. Funzionamento dell’operon per il lattosio in presenza di lattosio

  11. Controllo negativo della trascrizione • Un repressore controlla negativamente la trascrizione (cioè la disabilita) • I geni strutturali Z, Y ed A possono trascrivere solo se viene rimossa i’inibizione rappresentata dal repressore

  12. Trascrizione all’operon del lattosio: 1

  13. Trascrizione all’operon del lattosio: 2

  14. Mutazioni nonsenso sono mutazioni polari Mutazione in Z: galattosidasi alterata, né permeasi né transacetilasi Mutazione in Y: permeasi alterata, manca la transacetilasi Mutazione in A: transacetilasi alterata

  15. Diploidia parziale nello studio dell’operon Fenotipo -: l’allele mutato produce una sostanza che si diffonde: il sito a è un gene a+ a- Fenotipo +: l’allele mutato manca di una funzione: il sito a è una regione regolatrice del DNA a+ a-

  16. Mutanti Oc:recessivi

  17. Mutanti I-:dominanti

  18. Mutanti I-

  19. Mutanti I-

  20. 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

  21. Repressione da catabolita In presenza di glucosio, sono bassi i livelli cellulari di cAMP

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

  23. Regioni regolatrici dell’operon lac Controllo negativo Controllo positivo

  24. L’operon per il triptofano in E. coli

  25. Regione leader: tascritta, non tradotta

  26. L’operon per il triptofano in E. coli • TrpR è prodotta da un gene distante dall’operon • 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

  27. Attenuazione all’operon 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

  28. Riassumendo • Niente trp • Bassa affinità dell’aporepressore per o, trp-tRNA scarichi • Alti livelli di trascrizione all’operon trp • 2. Poco trp • Bassa affinità dell’aporepressore per o, trp-tRNA carichi • Bassi livelli di trascrizione all’operon lac • 3. Tanto trp • Alta affinità del repressore per o (trp-tRNA carichi, ma non conta) • Nessuna trascrizione all’operon lac

  29. Operon per la resistenza all’arsenico in E. coli 3 geni strutturali: Ars-A: ATPasi Pompa dell’arsenico Ars-B: Unità transmembrana Ars-C: catalizza la riduzione di anioni in substrati utilizzabili dalla pompa 2 geni regolatori: Ars-D in competizione con l’arsenico e il tellurio Ars-R

  30. Riassunto • Geni funzionalmente collegati sono spesso localizzati in regioni contigue del cromosoma • Nei casi più semplici (fago λ) 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

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