TRASCRIZIONE E MATURAZUIONE DEGLI RNA
Il DNA non è in grado di portare l'informazione genica dove serve; questo ruolo è svolto dall'RNA. La TRASCRIZIONE è quel processo in cui il “codice” scritto sotto forma di DNA viene trascritto in sequenze di RNA, che appunto vine chiamato il TRASCRITTO. In generale possiamo dire che il ruolo principale dell' RNA è svolto nel processo di sintesi; tuttavia ad esso sono collegate svariate funzioni. Essendo infatti un ribozima (enzima a RNA o RNA catalitico: molecola di RNA capace di catalizzare una reazione) esso svolge attività catalitiche e partecipare al riconoscimento di segnali in processi maturativi di proteine o può anche intervenire nei processi di compattamento della cromatina. Il ritrovamento in cellule eucariotiche di doppi filamenti RNA-RNA fa pensare che ancora ci sono tantissime cose da scoprire su di esso.
All'inizio della trascrizione, abbiamo un filamento stampo di DNA che viene trascritto in filamento di RNA e l'enzima che opera nella trascrizione è l' RNA polimerasi, e la trascrizione avverrà in direzione 5' 3', i ribonucleosidi che verranno adoperati saranno ribonucleosidi trifosfato, precisamente ATP (adenosina trifosfato), GTP (guanosina trifosfato), CTP (citosina trifosfato) e UTP (uridina trifosfato). La reazione può essere riassunta così: RNAn + rnPPP (ribonucleoside trifosfato) ---> RNA (n+1) + PP (pirofosfato). Delle due eliche di DNA, una funge da stampo, ma non sempre sono segmenti scriventi (quello che viene trascritto viene detto gene) quindi contiene dei segnali che indicano dove l'RNA polimerasi riconosce l'elica ed altri dove invece di sono segnali di termine della trascrizione. Anche se ci sono eccezioni come per il fago T4 che invece trascrive in uno e nell'altro filamento di RNA senza problemi.
Il promotore è il sito di DNA dove si lega RNA polimerasi prima di iniziare la trascrizione. Nella trascrizione avremo nell'RNA U al posto di T. la trascrizione è un processo molto più lento rispetto alla sintesi. È per questo che si è ipotizzato che la DNA polimerasi che incontra l'RNA polimerasi non la spiazza bensì la sorpassa (procedimento illustrato a pag 169 figura 4,24). L'RNA polimerasi infatti, modifica leggermente la sua posizione ma rimane adeso al DNA stampo fino al passaggio della forcella di replicazione, poi riprende tutto normale.
RNA polimerasi dei batteri: core (detto apoenzima) è formato da quattro subunità: due alfa, una beta e una beta'.
Oloenzima: molecola completa: assemblaggio al core della subunità sigma (lega direttamente i promotori sul DNA).
Quindi abbiamo: (immagine pag 171 numero 4,26) RNA polimerasi si lega al DNA e l'oloenzima aiuta il riconoscimento del promotore; l'oloenzima apre il filamento promotore e inizia la t6rascrizione; inizia l'allungamento e la subunità sigma si stacca; nella terminazione il fattore “ro” si attacca all'mRNA e avanza verso la bolla di trascrizione; l'RNA polimerasi, il fattore ro e l'mRNA si dissociano. Ro praticamente si muove a velocità costante e a causa dei rallentamenti dell'rna polimerasi, la raggiunge. Il ruolo di ro lo abbiamo nel caso della terminazione-ro-dipendente (ricca di CG) perché favorisce il distacco.
L'RNA polimerasi spesso ha bisogno di attivatori per essere legato saldamente al promotore, e uno dei più studiati è la proteine CAP (catabolite activator protein).
Trascrizione negli eucarioti. Abbiamo tre enzimi responsabili alla trascrizione: RNA polimerasi I, II e III. La RNA polimerasi I sintetizzerà il precursore 45S, la RNA polimerasi II sintetizzerà l'mRNA e la RNA polimerasi III sintetizzerà l'rRNA 5S e il tRNA. Le tre polimerasi sono costituite da un core e da fattori generali di trascrizione GTF. Sono diversi tra le tre polimerasi e ad esempio la polimerasi II ne ha sette. L'RNA polimerasi II riconosce il promotore caratterizzato da una sequenza particolare definita TATA box situata a una distanza da -30 a -25 dal sito di inizio. Momento chiave della RNA polimerasi II è il riconoscimento della TATA box da parte della TBP. Questa è associata a 8-12 fattori denominati TAF. TBP-TAF è associato al TFIID, dopo di che si legano tutti gli altri (A,B,I,J ecc) e l'attivatore. Ciò genera la formazione di una curva che è fondamentale per la trascrizione. I promotori della RNA polimerasi I e III non hanno TATA box, ma è anche vero che la TBP riconosce tutti i promotori delle tre polimerasi.
Cosa importante: quando gli istoni sono acetilati, si ha attiva trascrizione essendo la cromatina meno compatta, quando gli istoni sono deacetilati, la trascrizione è repressa.
Maturazione dell'mRNA: l'mRNA maturo è il risultato di profonde modificazioni: capping, metilazione, poliadenilazione, splicing ed editing. (quanto segue rivedere meglio dal libro a pag 177 e seguire)
il capping è l'aggiunta di una guanosina monofosfato in 5' (GMP) al primo nucleotide dell'mRNA. La funzione del cap è quella di proteggere l'estremo 5' del messaggero dalle ribonucleasi e di posizionare i ribosomi in modo da individuare la giusta cornice di lettura, individuando il punto di inizio della traduzione. Il cap viene, poi, metilato sull'azoto in posizione 7. questo processo di metilazione conferisce al messaggero ulteriore stabilità.
La poliadenilazione riguarda l'aggiunta, al terminale 3'OH, di numerosi r5ibonucletidi (da 30 a più di 200) contenenti adenina. Questa coda viene detta poli(A). il ruolo della coda di poli(A) sarebbe quello di contribuire in modo determinante alla stabilità dell'mRNA. Infatti la deadenilazione, cioè la perdita progressiva della coda, regola l'attivazione degli enzimi deputati al “decapping” (togliere il cappello) dell'mRNA.
Lo splicing consiste nel rimuovere, dall'interno del trascritto che sta maturando, sequenze che non hanno significato. Questi blocchi che vengono rimossi si chiamano introni. I pezzi di molecola che andranno a costituire l'mRNA maturo costituiscono gli esoni. L'eliminazione degli introni prevede la formazione di una struttura che assomiglia ad un cappio e pertanto denominata lariat. Dopo la formazione del lariat, U5 con le altre snRNP provvede a tagliare l'estremità 3'OH dell'introne ed a promuovere la saldatura degli esoni.
Un ultimo meccanismo di maturazione, scoperto di recente, è il cosiddetto editing, cioè il cambiamento a livello post-trascrizionale delle sequenze dell'mRNA.