chimica-online.it

Trascrizione del DNA

Che cos'è la trascrizione del DNA?

Il processo di trascrizione è il primo passaggio di una serie di eventi cellulari che nel complesso determinano l’espressione genica. Il DNA contiene le informazioni per la realizzazione ed il mantenimento di tutte le strutture biologiche, ma è la sintesi degli RNA e delle proteine da esso codificate che rappresenta la realizzazione del suo potenziale.

La trascrizione costituisce il primo passaggio e determina la formazione di un filamento di RNA complementare al filamento stampo di DNA. L’RNA che ne deriva può essere un RNA messaggero, contenente quindi una copia delle informazioni che codificano per una sequenza di amminoacidi, oppure un RNA transfert, che ha il compito di trasportare gli amminoacidi e  consentirne il legame secondo le sequenze definite sul m-RNA oppure, infine, andare a costituire elementi strutturali facenti parte dell’RNA ribosomiale.

Negli eucarioti i trascritti sono soggetti a importanti modifiche che rientrano nei meccanismi di regolazione genica post-trascrizionale, assenti quasi del tutto nei procarioti.

Trascrizione del DNA

Figura 1: La trascrizione è il processo che porta alla sintesi di un filamento di RNA complementare ad un filamento stampo di DNA. La Timina nell’RNA è sostituita dall’Uracile.

Fattori coinvolti nella trascrizione dell’RNA

Il processo trascrizionale richiede necessariamente la presenza di alcuni fattori. Innanzitutto deve essere presente il filamento stampo di DNA da copiare. Lungo il filamento sono presenti i vari geni che codificano per gli RNA e sono preceduti da sequenze di regolazione contenute nei promotori.

Il complesso molecolare che catalizza la reazione di sintesi del filamento di RNA è detto RNA polimerasi DNA-dipendente e il suo funzionamento dipende dalla presenza di specifici precursori.

Le fasi della trascrizione

La trascrizione dell’RNA avviene secondo tre fasi: inizio, allungamento del filamento e terminazione.

L’inizio avviene dopo che specifici fattori trascrizionali presenti sulle sequenze di DNA e sulla DNA-Polimerasi interagiscono tra di loro mediante il riconoscimento di reciproche sequenze. In conseguenza di ciò si verifica l’apertura del filamento di DNA in corrispondenza del promotore. L’apertura del sito promotore rende possibile l’avvio della sintesi dell’RNA .

Nel momento in cui il DNA si apre e la RNA-Polimerasi DNA-Dipendente inizia a sintetizzare il nuovo filamento di RNA si genera una regione definita bolla di trascrizione che contiene tutti e tre questi elementi.

Bolla di trascrizione

Figura 2: Bolla di trascrizione.

L’RNA Polimerasi non ha bisogno di inneschi ed è in grado di proseguire la propria azione con elevata processività fino al sopraggiungere della sequenza che codifica per una sequenza stop sull’RNA. Mano a mano che procede, il filamento di RNA neosintetizzato rimane attaccato al DNA stampo formando una molecola ibrida DNA-RNA.

La sequenza di stop codifica per una regione di RNA che contiene una lunga sequenza palindroma a causa della quale l’RNA si ripiega a formare una struttura a forcina che determina il distacco del filamento di RNA dallo stampo di DNA, la chiusura della bolla, e il riavvolgimento del DNA.

La reazione di trascrizione

La reazione catalizzata dalla RNA Polimerasi è rappresentata dalla formazione di un legame fosfodiesterico che permette l’aggiunta di un nucleotide al precedente e la formazione di una catena polinucleotidica. I nucleotidi utilizzati come precursori sono ribonucleotidi fosfato, contenenti lo zucchero ribosio (e non desossiribosio come nel DNA).

Le basi azotate sono le stesse di quelle contenute nel DNA ad eccezione della Timina, che è sostituita dall’Uracile. Anche la complementarietà delle basi è la medesima, con l’Uracile che si comporta esattamente come la Timina che sostituisce. La reazione può avvenire esclusivamente in direzione 5’ -3’ e vede la necessaria presenza di ioni magnesio (Mg2+) con ruolo di cofattori.

Regolazione della trascrizione di RNA

Il processo di trascrizione è soggetto a meccanismi di regolazione che agiscono a vari livelli, più semplici nei procarioti e più raffinati negli eucarioti.

Il primo livello di regolazione è rappresentato dalla presenza di sequenze specifiche nei promotori definite sequenze cis, che hanno elevata affinità per alcune regioni delle RNA-Polimerasi o di molecole che ne coadiuvano l’azione, definite regioni trans. Tipicamente le zone cis si trovano al monte del sito di inizio della trascrizione, in posizione ben precisa. Le più comuni i trovano in posizione – 35 e -10 (ossia 35 e 10 basi azotate a monte del punto in cui avviene la posa del primo ribonucleotide ad opera della RNA-Polimerasi).

I promotori più efficaci risultano anche quelli maggiormente conservati e i geni sottoposti al loro controllo vengono trascritti con una maggiore frequenza. Una delle regioni più comuni nei promotori di molti geni degli eucarioti è data dalla cosiddetta regione TATA, che è oggetto dell’attacco di specifiche proteine che hanno il ruolo di favorire l’avvio della trascrizione, che sono dette, per l’appunto, TATA Binding Protein, cioè proteine che legano il sito TATA (o TATA box).

Sito TATA

Figura 3: Il sito TATA viene riconosciuto dalle RNA Polimerasi e da inizio alla trascrizione.

Le TATA Binding Proteins appartengono ad un gruppo di proteine note  nel loro complesso con il nome di TFII, ossia Transcriptional Factors II, per  il ruolo che svolgono di fattori trascrizionali necessari al corretto funzionamento della RNA-Polimerasi.

Una volta trascritto, il prodotto di RNA è poi soggetto a regolazione post-trascrizionale negli eucarioti mediante taglio selettivo degli introni e realizzazione di RNA maturi differenti a partire dai medesimi trascritti primari.

Nei procarioti non vi è grande modificazione post-trascrizionale salvo considerare i tagli dei lunghi trascritti primari, che contengono sia sequenze di m-RNA che di t-RNA e RNA ribosomiale le quali, una volta separate dalle altre, vengono dirette al proprio destino.

Gli elementi cis presenti all’interno delle sequenze di DNA possono avere anche la funzione di enhancer, cioè di determinare una accelerazione nella velocità della trascrizione. Tale funzione è svolta da regioni cis che possono anche non trovarsi immediatamente a monte del sito di inizio della trascrizione, e quindi nel promotore, ma in posizioni più distanti: a monte, a valle e talvolta al centro della sequenza nucleotidica, distanti molte migliaia di basi dal sito di inizio.

Ti lasciamo infine alcuni link che ti potrebbero interessare:

Cosa sono le mutazioni geniche?

Che cosa sono i provirus?

Che cosa sono i trasposoni?

Che cos'è il processo di pinocitosi?

Studia con noi