la trascrizione negli eucarioti

In cosa consiste la trascrizione negli eucarioti e perché è molto più complessa che nei procarioti?

La trascrizione è il processo con cui l’informazione contenuta nel DNA viene copiata in una molecola di RNA.
Negli eucarioti (cioè organismi con un nucleo vero e proprio) questo processo è molto più elaborato rispetto ai procarioti(come i batteri) per diversi motivi:

1. 🧬 Più enzimi specializzati:
   Gli eucarioti possiedono tre RNA polimerasi diverse (I, II, III), ognuna dedicata a tipi specifici di RNA.
   Nei procarioti invece c’è una sola RNA polimerasi che fa tutto.

2. 🧫 DNA avvolto sugli istoni:
   Il DNA eucariotico è organizzato in cromatina, cioè DNA avvolto intorno a proteine chiamate istoni.
   Prima che un gene possa essere trascritto, la cromatina deve “aprirsi”, rendendo accessibile il DNA → questo aggiunge un livello di regolazione chiamato regolazione epigenetica.

3. ⚙ Regolazione più fine e complessa:
   Ogni gene ha molte sequenze regolatrici (promotori, enhancers, silencer) e può essere attivato o bloccato da molte proteine regolatrici (attivatori, repressori, coattivatori…).
   In questo modo, ogni cellula può accendere o spegnere geni diversi.

4. 🧩 Maturazione dell’RNA:
   Il prodotto iniziale (chiamato pre-RNA o trascritto primario) deve subire modifiche prima di diventare RNA maturo:

   • aggiunta del cappuccio (5’-cap),

   • splicing (rimozione degli introni),

   • poliadenilazione (coda di poli-A al 3’).
     Questi passaggi non avvengono nei procarioti.

5. 🧠 Separazione spaziale:
   La trascrizione avviene nel nucleo, mentre la traduzione nel citoplasma. Nei procarioti invece tutto accade nello stesso luogo e quasi contemporaneamente.

Quali sono le tre RNA polimerasi negli eucarioti e che tipo di RNA producono?

Negli eucarioti non esiste una sola RNA polimerasi: ce ne sono tre, ognuna con una funzione precisa.
Una RNA polimerasi è un enzima che costruisce un filamento di RNA usando il DNA come stampo.

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🧩 1⃣ RNA Polimerasi I

• Dove si trova: nel nucleolo, una zona del nucleo dove si assemblano i ribosomi.

• Cosa produce: sintetizza un grande RNA chiamato 45S pre-rRNA, che poi viene tagliato in tre pezzi:
  → 18S, 5.8S e 28S rRNA (componenti fondamentali dei ribosomi).

• Funzione finale: costruisce gli RNA strutturali dei ribosomi, che servono per tradurre le proteine.

• Tipo di promotore: ha due regioni, una centrale (core promoter) e una più lontana (upstream element) che ne aumenta l’attività.

🧩 2⃣ RNA Polimerasi II

• Dove si trova: nel nucleo, dove si trovano i geni che codificano proteine.

• Cosa produce:

  • mRNA (messenger RNA, cioè i messaggeri che porteranno l’informazione genetica ai ribosomi),

  • la maggior parte dei snRNA (small nuclear RNA),

  • molti miRNA (microRNA regolatori).

• Funzione: è la polimerasi più importante perché trascrive i geni codificanti per proteine.

• Tipo di promotore: riconosce sequenze specifiche come:

  • la TATA box (~30 basi prima del punto di inizio),

  • la CAAT box (~80 basi prima),

  • e enhancer anche molto lontani, che aumentano enormemente la trascrizione.

🧩 3⃣ RNA Polimerasi III

• Dove si trova: nel nucleo, ma al di fuori del nucleolo.

• Cosa produce:

  • tRNA (RNA transfer, che porta gli amminoacidi durante la traduzione),

  • 5S rRNA,

  • alcuni piccoli RNA come lo scRNA (es. RNA della particella SRP, importante per indirizzare le proteine).

• Tipo di promotore: intragenico, cioè si trova dentro il gene stesso (un caso raro).

📚 Riassunto rapido:

RNA Polimerasi	Tipo di RNA prodotto	Localizzazione	Funzione
I	rRNA (18S, 5.8S, 28S)	Nucleolo	Forma i ribosomi
II	mRNA, snRNA, miRNA	Nucleo	Sintesi dei messaggeri e RNA regolatori
III	tRNA, 5S rRNA, scRNA	Nucleo	Trasferimento amminoacidi e piccoli RNA

📌 Da ricordare:
Pol I = rRNA → nucleolo
Pol II = mRNA → proteine
Pol III = tRNA/5S → piccoli RNA

Come fa la RNA Polimerasi II a riconoscere dove iniziare la trascrizione?

La RNA Pol II non può agire da sola: ha bisogno di un gruppo di proteine di supporto chiamate fattori generali di trascrizione (GTF).
Queste proteine si assemblano sul DNA prima dell’enzima, formando un “complesso di pre-inizio” (PIC = Pre-Initiation Complex).

Passaggi semplificati:

1. TFIID si lega alla TATA box grazie a una sua componente speciale chiamata TBP (TATA Binding Protein).
   → La TBP riconosce la TATA box e piega il DNA, segnalando “Qui si inizia!”.

2. Si uniscono TFIIA e TFIIB, che stabilizzano il legame e posizionano la Pol II.

3. Arriva la RNA Polimerasi II insieme a TFIIF.

4. Si aggiungono TFIIE e TFIIH.
   → TFIIH è molto importante perché:

   • apre il DNA (funzione elicasi),

   • e attiva la Pol II fosforilando una sua parte chiamata CTD (dominio carbossi-terminale).

5. Una volta attivata, la Pol II comincia a “scrivere” l’RNA.

Come termina la trascrizione e cosa fa il CTD della Pol II?

Alla fine della trascrizione, la Pol II incontra una sequenza chiamata segnale di poliadenilazione (es. AAUAAA).

1. Quando la Pol II la trascrive, fattori di taglio (cleavage factors) tagliano il trascritto in quel punto.

2. Aggiungono una lunga coda di adenine (poli-A) all’estremità 3’.

3. L’RNA maturo (mRNA) viene rilasciato.

4. La parte di RNA rimasta attaccata alla Pol II viene “inseguita” e degradata da un enzima chiamato Rat1 (modello detto “torpedo”).
   Quando Rat1 raggiunge la polimerasi, la fa staccare.

Il CTD (dominio carbossi-terminale) è come una “piattaforma di aggancio” per tutte le proteine coinvolte nel capping, splicing e poliadenilazione.
Viene fosforilato per avviare la trascrizione e defosforilato alla fine.

📌 Ricorda:
CTD = piattaforma multifunzionale → coordina scrittura e maturazione del trascritto.

Quali sono i principali tipi di RNA nelle cellule eucariotiche e a cosa servono?

Ci sono tanti tipi di RNA, ognuno con una funzione precisa.
Ecco i principali, spiegati in modo chiaro:

Tipo di RNA	Funzione principale	Dove si trova	Polimerasi
mRNA(messenger RNA)	Copia il codice del DNA e porta le istruzioni ai ribosomi per produrre proteine.	Nucleo → poi nel citoplasma.	Pol II
rRNA (ribosomal RNA)	Componente strutturale e catalitica del ribosoma; permette la formazione dei legami peptidici.	Nucleolo (sintesi) e citoplasma (funzione).	Pol I (18S, 28S, 5.8S) e Pol III (5S).
tRNA (transfer RNA)	Trasporta gli amminoacidi al ribosoma e riconosce i codoni sull’mRNA.	Nucleo (sintesi) → citoplasma (funzione).	Pol III
snRNA (small nuclear RNA)	Parte dello spliceosoma, che rimuove gli introni dai pre-mRNA.	Nucleo.	Pol II (quasi tutti), Pol III (U6).
snoRNA (small nucleolar RNA)	Guida modifiche chimiche sugli rRNA (metilazioni, pseudouridine).	Nucleolo.	Pol II (derivano anche da introni).
scRNA / SRP RNA (7SL)	Dirige le proteine verso il reticolo endoplasmatico durante la sintesi.	Citoplasma.	Pol III
miRNA(microRNA)	Regola l’espressione genica legandosi agli mRNA e bloccandone la traduzione.	Nucleo (origine) → citoplasma (funzione).	Pol II
siRNA / piRNA / lncRNA	Regolazione, silenziamento genico e difesa da trasposoni.	Varie sedi (nucleo o citoplasma).	Pol II principalmente.

📌 Riassunto per memorizzare:

• Pol I = rRNA (ribosomi)

• Pol II = mRNA e RNA regolatori

• Pol III = tRNA e piccoli RNA (5S, SR

Che cosa si intende per “rimodellamento della cromatina” e quale ruolo svolge nella trascrizione genica?

Il rimodellamento della cromatina è l’insieme dei processi che modificano la struttura della cromatina per rendere il DNA più o meno accessibile ai fattori di trascrizione (TF) e alla RNA polimerasi.

👉 In parole semplici: la cromatina è come un filo (DNA) avvolto attorno a rocchetti (gli istoni). Quando è molto compatta (eterocromatina), i geni sono “nascosti” e non possono essere trascritti. Quando invece è più aperta (eucromatina), i geni diventano accessibili e quindi “attivi”.

Ruolo fondamentale:

• Regola se un gene può essere letto.

• Permette la specificità di espressione genica: solo i geni necessari in quel momento o in quel tipo di cellula vengono trascritti.

Evidenze sperimentali:
Durante la trascrizione, si osserva un aumento della sensibilità del DNA alla digestione con DNasi, cioè il DNA diventa più esposto. (La DNAsi è un enzima che scinde la molecola del DNA, producendo frammenti più piccoli). 
Le regioni più sensibili (chiamate siti ipersensibili alle nucleasi) si trovano spesso a monte del gene (regione 5’) e indicano aree di cromatina “aperta”.

In che modo la cellula modifica fisicamente la cromatina per permettere o bloccare la trascrizione?

Il rimodellamento può avvenire in due modi principali:

1⃣Rimodellamento ATP-dipendente

• È svolto da complessi proteici che usano l’energia dell’ATP per spostare, rimuovere o riorganizzare i nucleosomi (le unità base della cromatina formate da DNA + istoni).

• Non distruggono i nucleosomi, ma li “fanno scorrere” per esporre il DNA.

• Esempi di complessi:

  • SWI/SNF (nel lievito e in Drosophila): coopera con i fattori di trascrizione, senza legarsi direttamente al DNA.

  • Fattore GAGA: riconosce sequenze specifiche ricche in GA/CT e aiuta ad aprire la cromatina.

💡 Questi complessi rendono più facile il legame dei fattori di trascrizione ai promotori.

Modificazioni chimiche degli istoni

Gli istoni (proteine attorno a cui si avvolge il DNA) hanno code ammino-terminali che possono essere modificate chimicamente.
Queste modifiche cambiano le cariche elettriche e quindi il modo in cui DNA e istoni interagiscono.

Principali modifiche e loro effetto:

Modificazione	Enzimi che aggiungono	Effetto trascrizionale
Acetilazione	HAT (Histone Acetyl Transferases)	Attivazione (forma eucromatina)
Deacetilazione	HDAC (Histone Deacetylases)	Repressione (forma eterocromatina)
Metilazione	HMT (Histone Methyl Transferases)	Può attivare o reprimere, a seconda del residuo modificato
Fosforilazione	Chinasi	Attivazione o regolazione della risposta a stress
Ubiquitinazione	Rad6 (e altre E3 ligasi)	Generalmente attivazione
Sumoilazione	UBC9 e proteine ULP	Repressione trascrizionale
Serotonilazione	Transglutaminasi	Attivazione genica (meno comune)

Come influenzano la trascrizione i processi di acetilazione e deacetilazione degli istoni?

Acetilazione:

• Gli enzimi HAT (Histone Acetyl Transferases) aggiungono gruppi acetile (-COCH₃) alle lisine degli istoni.

• Questo neutralizza le cariche positive delle lisine, riducendo l’attrazione con il DNA (che è negativo).

• Il DNA quindi si “stacca” un po’ dagli istoni → la cromatina diventa più aperta (eucromatina) → trascrizione attiva.

🔸 Deacetilazione:

• Gli enzimi HDAC (Histone DeAcetylases) rimuovono i gruppi acetile.

• Le lisine tornano cariche positivamente, il DNA si riavvolge strettamente sugli istoni.

• La cromatina si compatta (eterocromatina) → trascrizione repressa.

👉 In sintesi:

Acetilazione → “Accende” i geni
Deacetilazione → “Spegne” i geni

Che cos’è l’imprinting genomico e quale ruolo svolge il rimodellamento della cromatina in questo fenomeno?

L’imprinting genomico è un fenomeno epigenetico in cui solo uno dei due alleli di un gene (materno o paterno) viene espresso, mentre l’altro è silenziato.

👶 Durante lo sviluppo embrionale, alcuni geni vengono “marchiati” (imprintati) in modo tale che solo l’allele di origine materna o paterna resti attivo.

Meccanismo:

• Il silenziamento è dovuto alla metilazione della citosina (in posizione 5) nel DNA.

• La metilazione è un segnale chimico che richiama la proteina MeCP2, la quale lega il DNA metilato e recluta HDAC (deacetilasi istoniche).

• Questo provoca deacetilazione e condensazione della cromatina, quindi il gene viene spento.

🧬 In breve:

Metilazione del DNA → recluta MeCP2 → deacetilazione istonica → cromatina compatta → gene silenziato

Cos’è la maturazione dell’mRNA e perché è un processo indispensabile negli eucarioti?

La maturazione dell’mRNA è l’insieme dei processi che trasformano il trascritto primario (pre-mRNA o hnRNA), appena prodotto nel nucleo dall’RNA polimerasi II, in un mRNA maturo e funzionale, pronto per essere tradotto nel citoplasma.

👉 Negli eucarioti, a differenza dei procarioti, la trascrizione e la traduzione avvengono in compartimenti separati (nucleo e citoplasma).
Quindi, l’mRNA deve maturare nel nucleo prima di essere esportato nel citoplasma e associarsi ai ribosomi.

🔬 Principali tappe della maturazione:

1. Capping (aggiunta del cappuccio al 5′)

2. Metilazione (del cap e dei primi nucleotidi)

3. Poliadenilazione (aggiunta della coda di poli-A al 3′)

4. Splicing (rimozione degli introni e giunzione degli esoni)

5. Editing (eventuali modifiche chimiche di basi specifiche)

📘 Risultato finale:
Un mRNA stabile, protetto, maturo e correttamente strutturato, pronto per essere tradotto in proteina.

Come avviene il capping dell’mRNA e quale funzione svolgono la guanosina e le metilazioni?

Il capping è il primo evento di maturazione e avviene durante la trascrizione.
Consiste nell’aggiunta, all’estremità 5′ del trascritto, di una guanosina monofosfato (GMP) “capovolta”.

🧪 Dettagli chimici:

• La guanosina si lega con un legame insolito 5′-P-P-P-5′ (triplo fosfato inverso).

• Questo legame rende l’estremità non riconoscibile alle ribonucleasi, proteggendola.

• Successivamente, la guanosina viene metilata in posizione N7, formando la 7-metilguanosina (7mG cap).

• Anche i primi due nucleotidi dell’mRNA vengono metilati sul ribosio (2′-O-metilazione).

🧠 Funzioni del cap:

• Protegge l’estremità 5′ dalla degradazione.

• Permette il corretto legame con il ribosoma durante l’inizio della traduzione.

• Facilita l’esportazione dell’mRNA dal nucleo al citoplasma.

• Stabilizza la struttura del messaggero.

📍 Senza il cap, l’mRNA verrebbe rapidamente degradato e non tradotto.

Quali passaggi molecolari portano alla formazione della coda di poli(A) e quale funzione svolge?

La poliadenilazione è l’aggiunta di una lunga coda di adenine (A) all’estremità 3′OH del pre-mRNA, lunga da 30 a oltre 200 nucleotidi.
Avviene nel nucleo e richiede specifiche sequenze segnale sul trascritto.

🔬 Passaggi dettagliati:

1. La sequenza AAUAAA, situata 10-35 nucleotidi a monte del sito di taglio, viene riconosciuta dai fattori proteici di clivaggio.

2. Circa 50 nucleotidi a valle, si trova una regione ricca in U o in motivi YGUGU, necessaria al corretto taglio.

3. Il pre-mRNA viene tagliato da cleavage factors (CF) in due frammenti:

   • uno più lungo, che diventerà l’mRNA maturo;

   • uno corto, che viene degradato.

4. Subentra il complesso CPF (cleavage and polyadenylation factors) e l’enzima PAP (Poly(A) Polymerase), che aggiunge le prime adenine.

5. La proteina PABII (Poly(A) Binding Protein II) si lega alla coda e favorisce l’allungamento fino a ~200 A.

📘 Funzioni principali:

• Stabilizza l’mRNA e ne previene la degradazione.

• Facilita il trasporto nucleare e l’inizio della traduzione.

• Regola la vita media dell’mRNA: quando la coda si accorcia sotto le 15 adenine, inizia la degradazione anche all’estremità 5′.

• Coordina con il cap la circolarizzazione dell’mRNA, utile per la traduzione efficiente.

💡 Il dominio CTD (Carbossi-Terminale) dell’RNA polimerasi II partecipa sia al taglio che alla poliadenilazione, coordinando l’intero processo.
Gli mRNA sintetizzati dalle polimerasi I o III non subiscono poliadenilazione → non maturano.

Come avviene lo splicing e quali complessi molecolari sono coinvolti?

Lo splicing è il processo mediante il quale vengono rimossi gli introni (sequenze non codificanti) dal pre-mRNA e uniti gli esoni (sequenze codificanti).
È un passaggio fondamentale per ottenere un messaggero “leggibile” dai ribosomi.

🧩 Sequenze caratteristiche:

• Gli introni iniziano con GU (estremità 5′) e terminano con AG (estremità 3′) → “regola GU-AG”.

• All’interno dell’introne è presente una adenina (A) detta branch point, fondamentale per la formazione del cappio (lariat).

🧠 Il complesso di splicing (spliceosoma):

• È formato da snRNP (small nuclear ribonucleoprotein), chiamati anche snurp, che contengono snRNA ricchi di uridina (U).

• Gli snRNP principali sono U1, U2, U4/U6 e U5.

  • U1 riconosce la sequenza GU all’inizio dell’introne.

  • U2 riconosce il branch point (A).

  • U5 e U6 partecipano al taglio e alla saldatura degli esoni.

• Le proteine Sm, molto basiche, stabilizzano il complesso legandosi all’snRNA.

🔬 Formazione del lariat:

• Il 2′-OH dell’adenina del branch point si lega al 5′-P dell’introne → si forma un cappio (lariat).

• Poi l’estremità 3′ dell’introne viene tagliata e gli esoni vengono uniti.

• L’introne a cappio viene degradato.

📍 Localizzazione e dinamica:

• Gli snRNP vengono sintetizzati nel nucleo, poi trasferiti nel citoplasma dove si assemblano con le proteine Sm, subiscono ipermetilazione (m3G cap) e tornano nel nucleo.

• Lo splicing avviene in regioni nucleari dette “speckles”, aree ricche di componenti dello spliceosoma.

💡 In molti geni lo splicing è “alternativo”, cioè permette di ottenere proteine diverse dallo stesso pre-mRNA.

Cos’è l’editing e come viene regolata la stabilità o degradazione dell’mRNA maturo?

L’editing è un’ulteriore fase di maturazione in cui basi specifiche del mRNA vengono chimicamente modificate (ad esempio, una C convertita in U o una A in I).
Serve a variare la sequenza codificante e, quindi, la proteina prodotta → aumenta la diversità proteica.

🧩 Stabilità e degradazione:

• La deadenilazione (accorciamento progressivo della coda poli-A) è il primo segnale di degradazione.

• Quando la coda scende sotto le 15 adenine, vengono attivati enzimi decapping che rimuovono il cappuccio 7mG.

• L’mRNA privo di cap viene attaccato da nucleasi sia dall’estremità 5′ che 3′.

• Questo processo spiega perché alcuni mRNA vivono poche decine di minuti, altri diverse ore.

• Tuttavia, esistono mRNA senza coda poli-A (come quelli degli istoni) → altri meccanismi di stabilizzazione intervengono.

📍 La durata di vita dell’mRNA è un elemento chiave per regolare la quantità di proteina prodotta.

Quali sono i principali enzimi e dove avvengono le fasi della maturazione dell’mRNA?

Evento	Enzimi principali	Localizzazione	Funzione principale
Capping	Guanyl-transferasi, metil-transferasi	Nucleo	Protegge il 5′ e favorisce la traduzione
Metilazione	Metil-transferasi	Nucleo	Aumenta stabilità e riconoscimento
Poliadenilazione	CF, CPF, PAP, PABII	Nucleo	Protezione e stabilità del 3′
Splicing	snRNP (U1, U2, U4/U6, U5), proteine Sm	Nucleo (speckles)	Rimozione introni e giunzione esoni
Editing	Deaminasi specifiche (es. ADAR)	Nucleo e citoplasma	Modifica sequenza e codifica proteica
Degradazione	Deadenilasi, decapping enzymes, nucleasi	Citoplasma	Regolazione della vita dell’mRNA

Dove si trovano gli spliceosomi nel nucleo e qual è la loro natura catalitica?

Gli spliceosomi non sono distribuiti a caso nel nucleo, ma si concentrano in zone precise e funzionalmente organizzate, che insieme al nucleolo formano compartimenti nucleari specializzati.
In particolare, gli spliceosomi si localizzano nei cosiddetti “speckles”, regioni nucleari ricche di fattori di splicing e snRNP, dove avviene la rimozione degli introni dal pre-mRNA.

🧠 Natura catalitica:

• Gli snRNP (complessi di RNA e proteine che compongono lo spliceosoma) svolgono la parte più importante del lavoro di taglio e giunzione.

• Poiché la loro attività catalitica è dovuta soprattutto all’RNA e non alle proteine, vengono considerati dei ribozimi imperfetti (cioè enzimi costituiti da RNA).

• Questo conferma che l’RNA non è solo un intermedio informativo, ma può agire da catalizzatore, proprio come un enzima proteico.

📍 In alcune cellule (come quelle del protozoo Tetrahymena, dei mitocondri di piante e funghi, o dei cloroplasti) esistono introni capaci di autocatalizzarsi, cioè di tagliarsi e ricucirsi da soli, senza bisogno di spliceosomi → auto-splicing.

Quali tipi di introni esistono e quali diversi tipi di splicing sono stati identificati?

Tipi di introni (in base al meccanismo di splicing):

1. Introni di gruppo I

   • Non formano un cappio (lariat).

   • Eseguono lo splicing grazie a un gruppo guanosinico libero che inizia il taglio.

   • Si trovano in Tetrahymena, mitocondri, cloroplasti, e alcuni batteri.

2. Introni di gruppo II

   • Formano un cappio (lariat) simile a quello dello spliceosoma.

   • Sono autocatalitici → autentici ribozimi, capaci di tagliarsi e giungersi senza proteine.

   • Probabilmente rappresentano l’origine evolutiva del moderno splicing eucariotico.

🔹 Tipi di splicing (in base al contesto biologico):

1. Cis-splicing

   • È il meccanismo classico: il taglio e la giunzione avvengono sullo stesso filamento di mRNA.

   • È quello che avviene normalmente nei geni eucariotici.

2. Trans-splicing

   • Avviene quando due RNA diversi, trascritti da regioni diverse del DNA, vengono uniti insieme.

   • È stato osservato in tripanosomi, Euglena e nel nematode Caenorhabditis elegans.

   • Serve per combinare porzioni di mRNA differenti, formando trascritti chimerici funzionali.

🔹 Splicing alternativo

• È una forma molto diffusa e regolata di splicing.

• Consente di includere o escludere selettivamente alcuni introni o esoni → da uno stesso gene si ottengono più proteine diverse.

• Aumenta la capacità informativa del genoma, senza aumentare il numero di geni.

📘 Esempio classico:
Il gene delle immunoglobuline M e D:
→ Dallo stesso mRNA, in base a quali segmenti vengono rimossi o mantenuti, si formano due anticorpi diversi, con funzioni e localizzazioni differenti.

Come viene regolato lo splicing alternativo e quali altri meccanismi ampliano la varietà dei trascritti?

Lo splicing alternativo è controllato da fattori proteici specifici detti “fattori di splicing alternativo”, che collaborano con gli spliceosomi per far riconoscere i siti corretti di taglio e giunzione.

🧩 Meccanismi di diversificazione aggiuntivi:

1. Promotori alternativi (trascrizione alternativa):

   • Alcuni geni possiedono più promotori, cioè più punti d’inizio della trascrizione.

   • Ciò permette alla RNA polimerasi II di iniziare la trascrizione da diversi siti, generando trascritti con regioni 5′ differenti.

   • 🔸 Esempio: il gene del GnRH (ormone di rilascio delle gonadotropine) ha due promotori:

     • uno attivo nell’ipotalamo,

     • uno nella placenta.
       → Si ottengono due versioni di mRNA (e quindi due proteine) adattate ai diversi tessuti.

2. Segnali di terminazione alternativi:

   • Alcuni geni hanno più siti di terminazione → producono forme tronche o più lunghe del trascritto.

   • Queste varianti possono codificare proteine parziali o con funzioni regolatorie.

💡 Questi meccanismi (splicing alternativo + promotori e terminazioni alternative) permettono di ottenere migliaia di proteine diverse a partire da un numero relativamente limitato di geni.

Cos’è l’editing dell’mRNA e quali esempi significativi ne dimostrano l’importanza?

L’editing dell’mRNA è un processo di modifica post-trascrizionale in cui vengono aggiunte, rimosse o cambiate basi nucleotidiche nel trascritto dopo la trascrizione.
Questo comporta una variazione nella sequenza codificante → la proteina prodotta può essere diversa da quella prevista dal gene originale.

🔬 Tipi di editing:

1. Inserzione o delezione di nucleotidi (soprattutto uridine)

   • Avviene nei mitocondri dei tripanosomi e nei cloroplasti/mitocondri delle piante.

   • Spesso comporta l’aggiunta o la rimozione di U (uridine), modificando il messaggio.

2. Sostituzione chimica di basi

   • Alcune basi vengono convertite in altre, modificando i codoni.

   • Esempio: C → U o A → I (inosina).

📘 Esempio nei mammiferi:
Il gene dell’apolipoproteina B (ApoB) produce due mRNA diversi:

• Nel fegato → mRNA integro → proteina ApoB-100 (per trasporto lipidi nel sangue).

• Nell’intestino → editing trasforma una C in U → codone di stop → proteina più corta ApoB-48, specifica per l’assorbimento dei grassi.

🧬Meccanismo molecolare dell’editing:

• L’editing avviene grazie alla formazione di un duplex tra mRNA e gRNA (guide RNA).

• Il gRNA, derivato da sequenze introniche, funge da “filamento guida” → indica dove aggiungere o cambiare basi.

• Alcuni errori intenzionali di appaiamento nel duplex segnalano ai complessi enzimatici le basi da modificare.

💡 Non tutti gli introni rimossi vengono eliminati: alcuni forniscono proprio i gRNA usati come guide per l’editing!

Perché l’hnmRNA (mRNA immaturo) non può uscire dal nucleo e come avviene il trasporto del mRNA maturo nel citoplasma?

L’hnmRNA (heterogeneous nuclear mRNA), cioè il trascritto immaturo, non può essere esportato nel citoplasmaperché non ha ancora completato i processi di maturazione (cap, coda, splicing, editing).
Il nucleo possiede un sistema di controllo di qualità che riconosce e blocca gli RNA non maturi.

🔒 Sistema di trasporto selettivo:

• Le proteine Aly riconoscono gli mRNA maturi grazie alla presenza di proteine Tap associate a essi.

• Solo i complessi mRNA + Tap + Aly vengono riconosciuti dai complessi del poro nucleare (NPC) e trasportati nel citoplasma.

• Gli hnmRNA, non avendo queste proteine legate, non vengono riconosciuti → restano nel nucleo e vengono degradati.

💡 In questo modo, la cellula assicura che solo mRNA perfettamente maturi (protetti e pronti per la traduzione) raggiungano il citoplasma.

Cos’è il processo di maturazione degli rRNA negli eucarioti e come avviene?

La maturazione degli rRNA negli eucarioti è un processo fondamentale che trasforma un precursore unico di grandi dimensioni in rRNA funzionali, parte integrante dei ribosomi. Questo processo avviene nel nucleolo, in particolare nella zona fibrillare.

Punti chiave:

• Precursore unico: negli eucarioti gli rRNA 18S, 5,8S e 28S derivano da un unico grande trascritto chiamato pre-rRNA 45S.

• Organizzazione genica: il gene del pre-rRNA contiene in sequenza le regioni codificanti per 18S → spaziatore intragenico → 5,8S → spaziatore intragenico → 28S.

• Enzima coinvolto: la sintesi avviene grazie all’RNA polimerasi I.

• Rimozione spaziatori: gli spaziatori intragenici vengono eliminati attraverso tagli specifici.

  • Prima si forma l’18S

  • Successivamente dal frammento residuo (32S) derivano 5,8S e 28S.

• Self-splicing: lo splicing degli rRNA non richiede snRNP, ma avviene grazie alla sequenza intronica stessa che guida la rimozione.

Esempio: il processo è simile a una “pulizia” di un documento: il pre-rRNA contiene informazioni aggiuntive (spaziatori) che devono essere tagliate per ottenere un testo finale corretto (rRNA maturo).

Quali modificazioni subiscono gli rRNA dopo il loro taglio e a cosa servono?

Gli rRNA maturi non sono semplicemente tagliati dal precursore, ma subiscono modificazioni chimiche che sono essenziali per la loro funzionalità nei ribosomi.

Punti chiave:

• 2’-O-metilazione: metilazione sul carbonio 2’ del ribosio, probabilmente con funzione protettiva.

  • Es.: negli rRNA umani circa 105 nucleotidi sono metilati.

• Pseudouridinazione: sostituzione di uridine con pseudouridina, modificazione che migliora la stabilità e il corretto appaiamento.

• Ruolo degli snoRNA: piccoli RNA nucleolari guidano queste modificazioni.

  • Si legano a proteine specifiche (es. fibrillarina).

  • Hanno regioni complementari agli rRNA target.

  • Indicano il sito esatto di metilazione o pseudouridinazione.

• Origine degli snoRNA: spesso derivano da introni di pre-mRNA.

  • Esempio: il gene UHG (U Host Gene) produce un RNA che dopo splicing genera otto snoRNA mentre gli esoni vengono degradati.

Collegamento concettuale: questo processo mostra che anche sequenze “eliminate” possono avere ruoli funzionali, cambiando la definizione di introni ed esoni.

Come avviene la maturazione dell’rRNA 5S e come si assemblano i ribosomi?

L’rRNA 5S ha un percorso di maturazione diverso rispetto agli altri rRNA e non viene processato nel nucleolo.

Punti chiave:

• Sintesi: l’rRNA 5S è prodotto da cluster di geni ripetuti che non formano il nucleolo.

• Processamento: prevede la rimozione di sequenze terminali, soprattutto all’estremità 3’.

• Assemblaggio ribosomiale:

  • Avviene nella zona granulare del nucleolo.

  • Coinvolge: rRNA 18S, 5,8S, 28S, 5S e proteine ribosomiali.

  • Forma le subunità ribosomiali mature.

(Un cluster genico è un gruppo di due o più geni che codificano la stessa proteina o polipeptide, che condividono una funzione generalizzata, disposti tra loro fisicamente vicini.)

Come sono organizzati i geni per gli rRNA ?

I geni per il grande pre-rRNA sono ripetuti centinaia di volte, organizzati in clusters, costituendo la Regione Organizzatrice del Nucleolo (NOR).
Negli esseri umani si trovano sul braccio corto dei cromosomi acrocentrici (13, 14, 15, 21, 22).

Punti chiave:

• Il nucleolo contiene vari nucleoli, formati dall’organizzazione di questi geni.

• Il pre-rRNA 5S è sintetizzato separatamente e non forma parte del nucleolo, ma subisce solo rimozione di sequenze terminali.

• L’assemblaggio degli rRNA 28S, 18S e 5,8S con l’RNA 5S e proteine ribosomiali avviene nella zona granulare del nucleolo.

Qual è il processo di maturazione dei tRNA e quali modificazioni subiscono?

tRNA nascono come precursori (pre-tRNA) che devono essere elaborati per diventare funzionali nella traduzione.

Punti chiave:

• Organizzazione genica: geni dei tRNA organizzati in gruppi separati da spaziatori intergenici.

• Processamento:

  • Rimozione di sequenze terminali (5’ e 3’).

  • In alcune specie rimozione di introni tramite enzimi proteici (non self-splicing).

• Modificazioni:

  • Conversione di basi (ipoxantina, pseudouracile, ecc.).

  • Aggiunta della sequenza 5’-CCA-3’ all’estremità 3’, catalizzata dalla tRNA nucleotidil transferasi.

• Funzione: le modificazioni migliorano la stabilità del tRNA e la precisione della traduzione.