QUALI CARATTERISTICHE VENGONO RICONOSCIUTE?

Scheletro zucchero-fosfato

Gruppi chimici delle basi azotate nei solchi INTERAZIONI CHE DIPENDONO

DALLA SEQUENZA DI BASI

INTERAZIONI CHE NON DIPENDONO DALLA SEQUENZA DI BASI

INTERAZIONI TRA ACIDI NUCLEICI E PROTEINE

LE PROTEINE CHE RICONOSCONO IL DNA POSSONO

ESSERE CLASSIFICATE IN DUE GRUPPI:

Riconoscimento sequenza-indipendente • Esempi:istoni, enzimi replicazione

Riconoscimento sequenza-dipendente • Esempi: fattori di trascrizione, enzimi di restrizione

GLI ISTONI SONO PROTEINE COINVOLTE NELLA CONDENSAZIONE DEL DNA

ISTONI proteine basiche ed evolutivamente conservate

H1

H2B

H2A

H3

H4

elica

variabile

conservato

N

Ottamero di

istoni

H2A H2B

H3 H4

IL DNA SI AVVOLGE INTORNO ALL’OTTAMERO DI ISTONI (NUCLEOSOMA)

IL TRATTO DI DNA CHE AVVOLGE L’OTTAMERO E’

LUNGO 146 NUCLEOTIDI

LA DOPPIA ELICA E’ DISTORTA: 9.4-10.9 BASI PER GIRO (MEDIA 10.2 vs 10.4)

I LEGAMI TRA ISTONI E DNA:

-LEGAMI AD IDROGENO -PONTI SALINI

CODE ISTONICHE mediano interazioni con altre

proteine regolatrici

Modificazioni istoniche note e ben caratterizzate sono:

metilazione

acetilazione

ADP ribosilazione

ubiquitinazione

fosforilazione

Le code degli istoni possono essere modificate covalentemente

L’enzima Istone Acetiltransferasi modifica residui di lisina degli istoni

LA METILAZIONE DEL DNA E LE MODIFICAZIONI DEGLI ISTONI INFLUENZANO IL FENOTIPO

MECCANISMO GENETICO

Caratteri ereditari che risultano da cambi nella sequenza del DNA

Caratteri ereditari che non dipendono dalla sequenza del DNA

MECCANISMO EPIGENETICO

La DNA polimerasi III (batterica) ha una velocità di sintesi di circa 1000 nucleotidi al secondo.

Questo enzima ha una elevata processività (può catalizzare molte reazioni senza rilasciare il

substrato)

Quindi l’enzima:

- Rimane associato al DNA

- Scorre velocemente lungo la doppia elica

- (100 giri/secondo= circa 1000nt/sec)

GLI ENZIMI DELLA REPLICAZIONE

Oloenzima DNA polimerasi III

(10 subunità-900 kDa)

La subunità beta (dimero) consente lo scorrimento della DNA polimerasi

La subunità beta scorre sul DNA grazie alla sua struttura ed al tipo

di interazioni che stabilisce con l’acido nucleico

INTERAZIONI ELETTROSTATICHE (+/-)

NON SPECIFICHE

IL RICONOSCIMENTO COINVOLGE INTERAZIONI TRA SPECIFICI RESIDUI AMINOACIDICI E LE BASI AZOTATE DELLA SEQUENZA DI RICONOSCIMENTO

LE PROTEINE CHE RICONOSCONO IL DNA IN MODO SEQUENZA-DIPENDENTE

1. Caratteristiche della sequenza di DNA che viene riconosciuta (tagliata).

2. Caratteristiche della proteina (o sue regioni) che sono coinvolte nel riconoscimento.

LA PRESENZA DI QUESTE REGIONI (SU DNA E PROTEINA) PERMETTE DI PREVEDERE LA FUNZIONE

Esempi:

Regolatori della sintesi degli RNA (fattori di trascrizione)

Enzimi di restrizione (endonucleasi)

PROTEINE COINVOLTE NELLA REGOLAZIONE DELLA ESPRESSIONE DI SPECIFICI GENI

CARATTERISTICHE GENERALI: - RICONOSCONO SEQUENZE SIMMETRICHE (PALINDROMI) PIU’

O MENO COMPLESSE (CON AFFINITA’ 4x106 MAGGIORE DI UNA SEQUENZA CASUALE)

- SONO SPESSO OLIGOMERI (DIMERI O TETRAMERI)

5’- TGT ACTAGT TA ACTAGT AC - 3’ Ripetizione diretta: Repressore Trp

Ripetizione inversa: Repressore Lac

FATTORI DI TRASCRIZIONE

IL LEGAME AL DNA PUO’ ESSERE INDOTTO DAL LEGAME ALLA PROTEINA DI UNA MOLECOLA REGOLATIVA

I FATTORI DI TRASCRIZIONE PROCARIOTICI CONTENGONO SPESSO UN

MOTIVO STRUTTURALE DI RICONOSCIMENTO DEL TIPO

ELICA-GIRO-ELICA

SI FORMANO INTERAZIONI MOLTO SPECIFICHE

Fattori di trascrizione eucariotici

- recettori degli steroidi

- oncogeni trasformanti (myc, jun, fos… possiedono un dominio leucine zipper)

(possiedono domini di tipo zinc fingers)

(Gcn4, CREB/ATF, C/EBP, AP1 (Jun-Fos))

Regione ad α elica costituita da: dominio N-terminale basico che “afferra” il DNA a 2 scanalature principali adiacenti dominio C-terminale di dimerizzazione con almeno 5 ripetizioni di Leucine (aa idrofobici) ogni 7 aa La dimerizzazione avviene tramite interazioni idrofobiche tra le 2 regioni della cerniera di leucine, formando una struttura coiled-coil

Possono legare al DNA sia come omodimeri che come eterodimeri

INTERAZIONI IDROFOBICHE

DOMINI A CERNIERA DI LEUCINE

I recettori degli ormoni steroidei e tiroidei si trovano nel nucleo e sono dei fattori di trascrizione

DNA LIGANDO

Recettori degli ormoni steroidei e tiroidei DOMINI A DITA DI ZINCO

Gli enzimi di restrizione tagliano il DNA a livello di specifiche sequenze"

Figure 7-5a!

GLI ENZIMI DI RESTRIZIONE CATALIZZANO L’IDROLISI DEL LEGAME FOSFODIESTERE

INTERMEDIO COVALENTE

IDROLISI DIRETTA

GLI ENZIMI DI RESTRIZIONE UTILIZZANO METALLI PER LA ROTTURA DEL LEGAME FOSFODIESTERE

CATALISI MEDIATA DA METALLI (posizione e aumenta la polarità molecola di acqua)

La metilazione di alcune basi può inibire il taglio (resistenza)"

LE METILASI MODIFICANO LE COPPIE C.G SOLO SE LA COPPIA SUL FILAMENTO COMPLEMENTARE E’ METILATA LO SCHEMA DI METILAZIONE VIENE EREDITATO