GENI E CROMOSOMI
CAPITOLO 1
I geni sono costituiti da DNA 2
1.1 Introduzione 2
1.2 Il DNA è il materiale genetico dei batteri e dei virus 3
1.3 Il DNA è il materiale genetico della cellula eucariotica 5
1.4 Le catene polinucleotidiche hanno le basi azotate unite a uno scheletro di zuccheri e fosfati 5
1.5 Il superavvolgimento influenza la struttura del DNA 6
1.6 Il DNA è una doppia elica 8
1.7 La replicazione del DNA è semiconservativa 10
1.8 Le polimerasi agiscono a livello della forca replicativa sui filamenti di DNA separati 11
1.9 L’informazione genetica può essere contenuta nel DNA o nell’RNA 12
1.10 Gli acidi nucleici ibridano appaiando le basi 14
1.11 Le mutazioni cambiano la sequenza del DNA 15
1.12 Le mutazioni possono colpire singole coppie di basi o sequenze più lunghe 16
1.13 Gli effetti delle mutazioni possono essere annullati 17
1.14 Le mutazioni si concentrano in punti caldi 18
1.15 Molti punti caldi sono dovuti a basi modificate 19
1.16 Alcuni elementi ereditari sono estremamente piccoli 20
1.17 Sommario 21
CAPITOLO 2
I geni codificano proteine 24
2.1 Introduzione 24
2.2 Un gene codifica un singolo polipeptide 25
2.3 Mutazioni in un unico gene non possono complementarsi 26
2.4 Le mutazioni possono provocare perdita di funzione o acquisizione di funzione 27
2.5 Un locus può avere alleli mutanti diversi 28
2.6 Un locus può possedere più di un singolo allele selvatico 28
2.7 La ricombinazione avviene mediante scambio fisico di DNA 29
2.8 Il codice genetico funziona a triplette 31
2.9 Ogni sequenza ha tre possibili moduli di lettura 33
2.10 I geni procariotici sono colineari con le proteine corrispondenti 33
2.11 Per esprimere il prodotto proteico di un gene sono necessari diversi processi 34
2.12 Le proteine agiscono in , ma i siti sul DNA agiscono in 36
2.13 Sommario 37
CAPITOLO 3
Metodi di biologia molecolare e ingegneria genetica 38
3.1 Introduzione 39
3.2 Nucleasi 39
3.3 Clonaggio 41
3.4 I vettori di clonaggio possono essere progettati per utilizzi diversi 43
3.5 Rilevazione degli acidi nucleici 46
3.6 Tecniche di separazione del DNA 49
3.7 Sequenziamento del DNA 52
3.8 PCR e RT-PCR 53
3.9 Metodi di trasferimento 59
3.10 Microarray di DNA 62
3.11 Immunoprecipitazione della cromatina 65
3.12 Knock-out di geni e transgenici 66
3.13 Sommario 72
CAPITOLO 4
Il gene interrotto 73
4.1 Introduzione 73
4.2 Un gene interrotto consiste di esoni e introni 74
4.3 La composizione in basi degli esoni e degli introni è diversa 75
4.4 L’organizzazione dei geni interrotti può essere conservata 76
4.5 Le sequenze degli esoni sottoposte a selezione negativa sono conservate, mentre gli introni variano 77
4.6 Le sequenze degli esoni sottoposti a selezione positiva variano, mentre gli introni sono conservati 78
4.7 I geni mostrano un’ampia variabilità di dimensioni 79
4.8 Alcune sequenze di DNA codificano più di una proteina 81
4.9 Alcuni esoni corrispondono a dominifunzionali delle proteine 83
4.10 I membri di una famiglia di geni hanno un’organizzazione comune 84
4.11 L’informazione genetica non è contenuta esclusivamente nel DNA 86
4.12 Sommario 88
CAPITOLO 5
Il contenuto del genoma 90
5.1 Introduzione 90
5.2 I genomi possono essere mappati a diversi livelli di risoluzione 91
5.3 I singoli genomi possono essere molto diversi 92
5.4 RFLP e SNP possono essere utilizzati per la costruzione di mappe genetiche 94
5.5 I genomi eucariotici contengono sia sequenze di DNA ripetute che non ripetute 95
5.6 I geni eucariotici codificanti proteine possono essere identificati in base
alla conservazione degli esoni 96
5.7 La conservazione dell’organizzazione del genoma aiuta a identificare i geni 99
5.8 Alcuni organelli contengono DNA 101
5.9 I genomi degli organelli sono DNA circolari che codificano le proteine degli organelli 103
5.10 Il genoma del cloroplasto codifica molte proteine e RNA 104
5.11 I mitocondri e i cloroplasti si sono evoluti per endosimbiosi 105
5.12 Sommario 106
CAPITOLO 6
Sequenze genomiche e numero di geni 109
6.1 Introduzione 109
6.2 Il numero dei geni batterici varia di un ordine di grandezza 110
6.3 Il numero totale dei geni di molti eucarioti è noto 111
6.4 Quanti tipi diversi di geni ci sono? 113
6.5 Il genoma umano ha meno geni di quanto inizialmente previsto 115
6.6 Come si distribuiscono nel genoma i geni e le altre sequenze? 117
6.7 Il cromosoma Y contiene molti geni specifici del maschio 118
6.8 Quanti geni sono essenziali? 119
6.9 Nelle cellule eucariotiche i livelli di espressione di circa 10 000 geni
sono molto diversi 122
6.10 Il numero di geni espressi può essere misurato in massa 124
6.11 Sommario 125
CAPITOLO 7
Gruppi di geni e sequenze ripetute 127
7.1 Introduzione 127
7.2 Il crossing-over ineguale riarrangia gruppi di geni 129
7.3 I geni dell’rRNA formano ripetizioni in tandem costituite da un’unità di trascrizione invariante 132
7.4 La fissazione del crossing-over potrebbe mantenere le ripetizioni identiche 134
7.5 Il DNA satellite si trova spesso nell’eterocromatina 136
7.6 I satelliti degli artropodi hanno ripetizioni identiche molto brevi 138
7.7 I satelliti dei mammiferi consistono di ripetizioni gerarchiche 139
7.8 I minisatelliti sono utili per la costruzione di mappe genetiche 142
7.9 Sommario 144
CAPITOLO 8
L’evoluzione del genoma 146
8.1 Introduzione 146
8.2 Le sequenze di DNA evolvono in seguito a mutazione e a meccanismi di assortimento 147
8.3 La selezione può essere stimata misurando le variazioni delle sequenze 149
8.4 Un tasso costante nella divergenza tra sequenze può servire da orologio molecolare 153
8.5 Il tasso di sostituzioni neutre può essere stimato in base alla divergenza tra sequenze ripetute 156
8.6 In che modo si sono evoluti i geni interrotti? 157
8.7 Per quale motivo alcuni genomi sono così grandi? 160
8.8 La complessità morfologica si evolve aggiungendo via via nuove funzioni geniche 162
8.9 La duplicazione genica contribuisce all’evoluzione del genoma 163
8.10 I raggruppamenti globinici sono insorti per duplicazione e divergenza 164
8.11 Gli pseudogeni sono copie non funzionali di un gene 167
8.12 La duplicazione genomica ha avuto un ruolo nell’evoluzione di piante e vertebrati 168
8.13 Qual è il ruolo degli elementi trasponibili nell’evoluzione del genoma? 170
8.14 Ci possono essere sbilanciamenti negli eventi di mutazione, di conversione genica e nell’utilizzo del codone 170
8.15 Sommario 171
CAPITOLO 9
I cromosomi 174
9.1 Introduzione 174
9.2 I genomi virali sono impacchettati nei loro rivestimenti 175
9.3 Il genoma batterico è un nucleoide 178
9.4 Il genoma batterico è superavvolto 179
9.5 Il DNA eucariotico ha anse e domini attaccati a un’impalcatura 180
9.6 Sequenze specifiche legano il DNA a una matrice interfasica 181
9.7 La cromatina si divide in eucromatina ed eterocromatina 182
9.8 I cromosomi hanno bandeggi tipici 184
9.9 I cromosomi a spazzola sono estesi 185
9.10 I cromosomi politenici formano delle bande 186
9.11 I cromosomi politenici si espandono dove c’è espressione genica 187
9.12 Il cromosoma eucariotico è uno strumento di segregazione 188
9.13 I centromeri regionali contengono una variante dell’istone H3, tipica del centromero, e DNA ripetitivo 189
9.14 I centromeri puntiformi in S. cerevisiae contengono corte sequenze di DNA essenziali 191
9.15 Il centromero di S. cerevisiae lega un complesso proteico 191
9.16 I telomeri sono costituiti da semplici sequenze ripetute 192
9.17 I telomeri saldano le estremità dei cromosomi e hanno una funzione nell’appaiamento dei cromosomi in meiosi 193
9.18 I telomeri sono sintetizzati da un enzima ribonucleoproteico 195
9.19 I telomeri sono necessari per la sopravvivenza 196
9.20 Sommario 197
CAPITOLO 10
La cromatina 201
10.1 Introduzione 201
10.2 Il DNA è organizzato in serie di nucleosomi 202
10.3 Il nucleosoma è la subunità di tutta la cromatina 204
10.4 I nucleosomi sono modificati covalentemente 208
10.5 Le varianti istoniche formano nucleosomi alternativi 211
10.6 Sulla superficie del nucleosoma la struttura del DNA varia 213
10.7 L’organizzazione dei nucleosomi nella fibra di cromatina 216
10.8 La replicazione della cromatina richiede l’assemblaggio dei nucleosomi 217
10.9 I nucleosomi si trovano in posizioni specifiche? 220
10.10 I nucleosomi sono rimossi e riassemblati durante la trascrizione 223
10.11 La sensibilità alla DNasi rivela cambiamenti nella struttura della cromatina 226
10.12 Gli isolatori definiscono domini trascrizionalmente indipendenti 229
10.13 Una LCR può controllare un dominio 232
10.14 Sommario 234
PARTE 2
replicazione del DNA e ricombinazione
CAPITOLO 11
Il replicone 240
11.1 Introduzione 240
11.2 I repliconi possono essere lineari oppure circolari 241
11.3 Le origini possono essere mappate mediante autoradiografia ed elettroforesi 243
11.4 Il genoma batterico è (generalmente) un unico replicone circolare 244
11.5 La metilazione delle origini regola nei batteri l’inizio della replicazione 246
11.6 Le origini possono venire sequestrate dopo la replicazione 247
11.7 I cromosomi degli archea possono contenere repliconi multipli 248
11.8 Ogni cromosoma eucariotico contiene numerosi repliconi 248
11.9 Le origini di replicazione possono essere isolate nel lievito 250
11.10 Il licensing factor controlla la rireplicazione negli eucarioti 251
11.11 Il licensing factor contiene le proteine MCM 253
11.12 Le anse D mantengono le origini mitocondriali 254
11.13 Sommario 255
CAPITOLO 12
Repliconi extracromosomici 258
12.1 Introduzione 258
12.2 Le estremità del DNA lineare rappresentano un problema
per la replicazione 259
12.3 Proteine terminali rendono possibile l’inizio alle estremità dei DNA virali 260
12.4 I cerchi rotanti producono multimeri di un replicone 261
12.5 I cerchi rotanti sono utilizzati per replicare i genomi dei fagi 262
12.6 Il plasmide F viene trasferito
da un batterio all’altro mediante
la coniugazione 263
12.7 La coniugazione trasferisce DNA a singola elica 265
12.8 Il plasmide batterico Ti provoca la malattia della galla del colletto nelle piante 267
12.9 Il T-DNA contiene geni necessari per l’infezione 268
12.10 Il trasferimento di T-DNA assomiglia alla coniugazione batterica 270
12.11 Sommario 272
CAPITOLO 13
La replicazione batterica è connessa al ciclo cellulare 274
13.1 Introduzione 274
13.2 La replicazione è connessa al ciclo cellulare 275
13.3 Il setto divide un batterio in due cellule figlie che contengono un cromosoma
ciascuna 276
13.4 Le mutazioni che interessano la divisione
o la segregazione influenzano la forma della cellula 277
13.5 La proteina FtsZ è necessaria per la formazione del setto 278
13.6 I geni min e noc/slm controllano la posizione del setto 280
13.7 La segregazione cromosomica può richiedere ricombinazione sito-specifica 281
13.8 La partizione implica la separazione dei cromosomi 282
13.9 I plasmidi a singola copia possiedono un sistema di partizione 284
13.10 L’incompatibilità plasmidica è determinata dal replicone 286
13.11 Il sistema di compatibilità ColE1 è controllato da un RNA regolatore 287
13.12 In che modo vengono replicati e segregati i mitocondri? 289
13.13 Sommario 290
CAPITOLO 14
La replicazione del DNA 293
14.1 Introduzione 293
14.2 La reazione di inizio: la creazione delle forche replicative all’origine oriC 294
14.3 Le DNA polimerasi sono gli enzimi che sintetizzano il DNA 296
14.4 Le DNA polimerasi possiedono diverse attività nucleasiche 297
14.5 Le DNA polimerasi controllano la fedeltà della replicazione 298
14.6 Le DNA polimerasi hanno una struttura comune 299
14.7 Le due nuove eliche di DNA sono sintetizzate in maniera diversa 300
14.8 La replicazione richiede un’elicasi e una proteina che lega il DNA a singola elica 301
14.9 Per iniziare la replicazione è necessario un innesco 302
14.10 Come si coordina la sintesi dei filamenti lagging e leading 304
14.11 L’oloenzima DNA polimerasi è costituito da diversi sottocomplessi 304
14.12 L’anello β controlla l’associazione del nucleo catalitico con il DNA 305
14.13 I frammenti di Okazaki vengono uniti dalla ligasi 308
14.14 DNA polimerasi eucariotiche distinte sono responsabili dell’inizio e dell’allungamento 310
14.15 Il fago T4 fornisce il proprio apparato di replicazione 312
14.16 Il superamento delle lesioni richiede una sostituzione di polimerasi 313
14.17 Sommario 315
CAPITOLO 15
Ricombinazione omologa e sito-specifica 319
15.1 Introduzione 319
15.2 Durante la meiosi, la ricombinazione omologa avviene tra cromosomi
congiunti in una sinapsi 321
15.3 Le rotture a doppio filamento danno inizio alla ricombinazione 322
15.4 La conversione genica spiega la ricombinazione interallelica 324
15.5 Il modello dell’appaiamento dipendente dalla sintesi 326
15.6 L’unione delle estremità non omologhe può riparare le rotture a doppio filamento 326
15.7 In corrispondenza di alcune rotture a doppia elica agisce il meccanismo
di appaiamento del singolo filamento 327
15.8 La replicazione indotta da rottura può riparare le rotture a doppia elica 328
15.9 Durante la ricombinazione i cromosomi meiotici sono associati mediante
il complesso sinaptonemico 329
15.10 Il complesso sinaptonemico si forma dopo le rotture a doppia elica 330
15.11 L’appaiamento e la formazione del complesso sinaptonemico sono indipendenti 332
15.12 Il sistema batterico RecBCD è stimolato da sequenze 333
15.13 Le proteine per lo scambio del filamento catalizzano l’assimilazione della singola elica 334
15.14 Le giunzioni di Holliday devono essere risolte 337
15.15 Geni eucariotici coinvolti nella ricombinazione omologa 339
15.16 La ricombinazione specializzata coinvolge siti specifici 342
15.17 La ricombinazione sito-specifica implica rottura e riunione 343
15.18 La ricombinazione sito-specifica ricorda l’attività della topoisomerasi 344
15.19 La ricombinazione di lambda avviene in un intasoma 346
15.20 Nel lievito il locus del tipo sessuale silenziato e quello attivo possono essere scambiati 347
15.21 La conversione genica unidirezionale viene iniziata dal locus ricevente 349
15.22 La variazione antigenica nei tripanosomi utilizza la ricombinazione omologa 350
15.23 Processi ricombinativi modificati per i sistemi sperimentali 351
15.24 Sommario 353
CAPITOLO 16
Sistemi di riparazione 358
16.1 Introduzione 358
16.2 I sistemi di riparazione correggono i danni al DNA 360
16.3 I sistemi di riparazione per escissione in E. coli 361
16.4 I sistemi di riparazione per escissione nucleotidica negli eucarioti 363
16.5 La riparazione per escissione di basi richiede l’intervento di glicosilasi 365
16.6 La riparazione incline all’errore (error-prone) 367
16.7 Il controllo della direzionalità della riparazione delle basi male appaiate (mismatch) 368
16.8 Sistemi di riparazione per ricombinazione in E. coli 371
16.9 La ricombinazione è un meccanismo importante per recuperare gli errori replicativi 372
16.10 La riparazione ricombinativa delle rotture a doppia elica negli eucarioti 374
16.11 L’unione non omologa delle estremità contribuisce alla riparazione delle rotture a doppio filamento 375
16.12 Negli eucarioti la riparazione del DNA avviene nel contesto della cromatina 376
16.13 RecA attiva il sistema SOS 378
16.14 Sommario 380
CAPITOLO 17
Elementi trasponibili e retrovirus 384
17.1 Introduzione 384
17.2 Le sequenze d’inserzione sono moduli di trasposizione semplici 386
17.3 La trasposizione avviene attraverso meccanismi di tipo replicativo e non replicativo 387
17.4 I trasposoni causano riarrangiamenti del DNA 389
17.5 La trasposizione replicativa procede attraverso un cointegrato 390
17.6 La trasposizione non replicativa procede mediante rottura e riunione 391
17.7 I trasposoni del mais possono causare rotture e riarrangiamenti 393
17.8 I trasposoni del mais formano famiglie 394
17.9 Il ruolo degli elementi trasponibili nella disgenesi dell’ibrido 397
17.10 Gli elementi P vengono attivati lungo la linea germinale 398
17.11 Il ciclo vitale dei retrovirus comporta eventi simili alla trasposizione 400
17.12 I geni retrovirali codificano poliproteine 401
17.13 Il DNA virale è generato mediante trascrizione inversa 402
17.14 Il DNA virale si integra nel cromosoma 405
17.15 I retrovirus possono trasdurre sequenze cellulari 406
17.16 Gli elementi Ty di lievito assomigliano a retrovirus 408
17.17 Nella Drosophila melanogaster si trovano molti elementi trasponibili 410
17.18 I retroelementi si dividono in tre classi 411
17.19 La famiglia Alu contiene numerosi membri ampiamente dispersi nel genoma 413
17.20 I LINE utilizzano un’endonucleasi per generare un’estremità che funzioni da innesco 413
17.21 Sommario 415
CAPITOLO 18
Ricombinazione somatica e ipermutazione nel sistema immunitario 420
18.1 Il sistema immunitario: immunità innata e adattativa 420
18.2 La risposta innata utilizza molecole di riconoscimento e vie di segnalazione conservate 421
18.3 Immunità adattativa 424
18.4 La selezione clonale amplifica i linfociti che rispondono a singoli antigeni 425
18.5 I geni per le Ig sono assemblati da frammenti di DNA discreti nei linfociti B 427
18.6 Le catene L vengono assemblate attraverso un singolo evento di ricombinazione 429
18.7 Le catene H vengono assemblate mediante due successivi eventi di ricombinazione 430
18.8 La ricombinazione genera una notevole diversità 431
18.9 La ricombinazione nel sistema immunitario usa due tipi di sequenze consenso 432
18.10 La ricombinazione V(D)J avviene tramite delezioni o inversioni 433
18.11 L’esclusione allelica è attivata da riarrangiamenti produttivi 434
18.12 RAG1/RAG2 catalizzano la rottura e la ligazione dei segmenti genici V(D)J 435
18.13 L’espressione precoce della catena IgH è modulata dal processamento dell’RNA 438
18.14 Il cambio di classe avviene mediante ricombinazione del DNA 438
18.15 La CSR necessita di elementi del sistema NHEJ 440
18.16 Nel topo e nell’uomo l’ipermutazione somatica (SHM) genera ulteriore diversità 442
18.17 La SHM è mediata da AID, Ung, elementi del meccanismo di riparazione delle basi male appaiate (MMR) e DNA polimerasi translesione (TLS) 443
18.18 Le Ig degli uccelli vengono assemblate a partire da pseudogeni 444
18.19 La memoria delle cellule B consente l’instaurazione di una risposta secondaria pronta e forte 445
18.20 Il TCR è correlato al BCR 447
18.21 Il TCR entra in azione insieme all’MHC 449
18.22 Il locus del gruppo maggiore di istocompatibilità (MHC) comprende una serie di geni implicati nel processo di riconoscimento durante la risposta
immunitaria 450
18.23 Sommario 453
PARTE 3
Meccanismi trascrizionali e post-trascrizionali
CAPITOLO 19
La trascrizione nei procarioti 462
19.1 Introduzione 462
19.2 La trascrizione avviene per appaiamento di basi in una “bolla” di DNA non appaiato 463
19.3 La reazione di trascrizione avviene in tre stadi 465
19.4 L’RNA polimerasi batterica è formata da più subunità 466
19.5 L’oloenzima dell’RNA polimerasi è formato dal core enzimatico e dal fattore sigma 467
19.6 In che modo l’RNA polimerasi trova le sequenze del promotore? 468
19.7 L’oloenzima passa dal processo di riconoscimento al rilascio dei promotori 468
19.8 Il fattore sigma controlla il legame al DNA
grazie al riconoscimento di sequenze specifiche nei promotori 470
19.9 L’efficienza di un promotore può essere aumentata o diminuita dalle mutazioni 472
19.10 Molte regioni dell’RNA polimerasi entrano direttamente in contatto con il DNA
del promotore 473
19.11 Il footprinting è una tecnica ad alta risoluzione utile a caratterizzare le interazioni RNA polimerasi-promotore e, in generale, quelle DNA-proteina 476
19.12 Le interazioni tra il fattore sigma e il core dell’RNA polimerasi cambiano nella fase di rilascio del promotore 478
19.13 Dalla struttura cristallografica deriva un modello per il movimento dell’enzima 479
19.14 Una RNA polimerasi bloccata può ripartire 481
19.15 L’RNA polimerasi batterica termina la trascrizione a livello di siti discreti 481
19.16 Come funziona il fattore Rho? 483
19.17 Il superavvolgimento è una caratteristica importante della trascrizione 485
19.18 L’RNA polimerasi del fago T7 è un utile sistema modello 486
19.19 La competizione per i fattori sigma può regolare l’inizio 487
19.20 I fattori sigma possono essere organizzati in cascate 488
19.21 La sporulazione è controllata dai fattori sigma 489
19.22 L’antiterminazione è un evento regolatore 492
19.23 Il ciclo dell’RNA messaggero batterico 494
19.24 Sommario 496
CAPITOLO 20
La trascrizione negli eucarioti 501
20.1 Introduzione 501
20.2 Le RNA polimerasi eucariotiche contengono molte subunità 503
20.3 L’RNA polimerasi I ha un promotore bipartito 504
20.4 L’RNA polimerasi III si avvale sia di promotori a valle che a monte 505
20.5 Il punto d’inizio per l’RNA polimerasi II 507
20.6 TBP è un fattore universale 508
20.7 L’apparato basale si assembla sul promotore 510
20.8 La fase d’inizio è seguita dal rilascio del promotore e dall’allungamento 513
20.9 Gli enhancer contengono elementi bidirezionali che assistono la reazione d’inizio 516
20.10 Gli enhancer funzionano aumentando la concentrazione degli attivatori vicino al promotore 517
20.11 L’espressione genica è associata alla demetilazione 518
20.12 Le isole CpG sono punti di regolazione 519
20.13 Sommario 521
CAPITOLO 21
Splicing e processamento dell’RNA 525
21.1 Introduzione 525
21.2 L’estremità 5’ dell’mRNA eucariotico ha un cappuccio 526
21.3 Le giunzioni nucleari di splicing sono sequenze brevi 528
21.4 Le giunzioni di splicing sono lette a coppie 528
21.5 Lo splicing del pre-mRNA avviene mediante un cappio 530
21.6 Gli snRNA sono necessari per lo splicing 531
21.7 L’impegno del pre-mRNA nella via dello splicing 532
21.8 Come si assembla uno spliceosoma 536
21.9 Uno spliceosoma alternativo si avvale di diverse snRNP per processare la classe minore degli introni 538
21.10 Lo splicing del pre-mRNA probabilmente condivide il meccanismo con gli introni autocatalitici di gruppo II 539
21.11 Lo splicing è temporalmente e funzionalmente accoppiato a molti passaggi dell’espressione genica 540
21.12 Nelle cellule eucariotiche superiori lo splicing alternativo è una regola piuttosto che un’eccezione 542
21.13 Lo splicing può essere regolato da enhancer e silencer dello splicing esonico e intronico 545
21.14 Le reazioni di splicing in trans si avvalgono di piccoli RNA 546
21.15 Le estremità 3’ degli mRNA sono prodotte dal taglio e dalla poliadenilazione 549
21.16 Il processamento dell’estremità 3’ dell’mRNA è cruciale per la terminazione della trascrizione 550
21.17 La formazione dell’estremità 3’ dell’mRNA degli istoni richiede l’snRNA U7 551
21.18 Lo splicing del tRNA prevede il taglio e la riunione in due reazioni separate 553
21.19 La risposta alle proteine destrutturate è correlata allo splicing del tRNA 555
21.20 La produzione dell’rRNA richiede degli eventi di taglio e coinvolge piccoli RNA 556
21.21 Sommario 559
CAPITOLO 22
Stabilità e localizzazione dell’mRNA 565
22.1 Introduzione 565
22.2 Gli RNA messaggeri sono molecole instabili 566
22.3 Gli mRNA eucariotici si trovano sotto forma di mRNP dal momento della loro nascita fino alla morte 568
22.4 La degradazione dell’mRNA procariotico utilizza diversi enzimi 569
22.5 La maggior parte degli mRNA eucariotici è degradata attraverso due meccanismi dipendenti dalla deadenilazione 570
22.6 Altre vie di degradazione agiscono su mRNA specifici 573
22.7 La vita media di specifici mRNA è controllata da sequenze o strutture interne al trascritto 575
22.8 Gli RNA neosintetizzati vengono analizzati per la presenza di difetti da un sistema di sorveglianza nucleare 576
22.9 Il controllo di qualità della traduzione dell’mRNA è attuato da sistemi di sorveglianza citoplasmatici 578
22.10 Alcuni mRNA eucariotici si trovano in specifiche regioni della cellula 581
22.11 Sommario 583
CAPITOLO 23
L’RNA catalitico 586
23.1 Introduzione 586
23.2 Gli introni di gruppo I vanno incontro a self-splicing mediante transesterificazione 587
23.3 Gli introni di gruppo I assumono una struttura secondaria caratteristica 590
23.4 I ribozimi hanno diverse attività catalitiche 591
23.5 Alcuni introni di gruppo I codificano endonucleasi che promuovono la mobilità 594
23.6 Gli introni di gruppo II possono codificare proteine con più funzioni 595
23.7 Alcuni introni capaci di self-splicing hanno bisogno di maturasi 596
23.8 L’RNA media l’attività catalitica dell’RNasi P 596
23.9 I viroidi hanno attività catalitica 597
23.10 L’editing dell’RNA avviene su singole basi 598
23.11 L’editing dell’RNA può essere diretto da RNA guida 600
23.12 Lo splicing proteico è autocatalitico 602
23.13 Sommario 604
CAPITOLO 24
La traduzione 607
24.1 Introduzione 607
24.2 Nella traduzione c’è un inizio, un allungamento e una terminazione 608
24.3 Meccanismi speciali controllano l’accuratezza della traduzione 610
24.4 Nei batteri l’inizio necessita della subunità 30S e di fattori accessori 611
24.5 Nell’inizio l’mRNA e l’rRNA si appaiano 613
24.6 Un tRNA iniziatore speciale avvia la catena polipeptidica 614
24.7 L’uso dell’fMet-tRNAf è regolato da IF-2 e dai ribosomi 615
24.8 Le subunità piccole analizzano l’mRNA eucariotico in cerca dei siti d’inizio 616
24.9 Gli eucarioti si avvalgono di un complesso formato da molti fattori d’inizio 618
24.10 Il fattore di allungamento Tu carica l’amminoacil-tRNA nel sito A 620
24.11 La catena polipeptidica è trasferita sull’amminoacil-tRNA 622
24.12 La traslocazione sposta il ribosoma 623
24.13 I fattori di allungamento si legano alternativamente al ribosoma 624
24.14 Tre codoni terminano la traduzione 625
24.15 I codoni di terminazione sono riconosciuti da fattori proteici 626
24.16 L’RNA ribosomale occupa entrambe le subunità ribosomali 628
24.17 I ribosomi hanno diversi centri attivi 631
24.18 L’rRNA 16S ha un ruolo attivo nella traduzione 633
24.19 L’rRNA 23S è dotato di attività peptidiltrasferasica 636
24.20 Le strutture ribosomali cambiano quando le subunità si uniscono 637
24.21 Sommario 637
CAPITOLO 25
L’uso del codice genetico 642
25.1 Introduzione 642
25.2 Codoni simili rappresentano amminoacidi simili dal punto di vista chimico 643
25.3 Il riconoscimento codone-anticodone è tentennante 644
25.4 I tRNA sono processati a partire da precursori più lunghi 646
25.5 Il tRNA contiene basi modificate 646
25.6 Le basi modificate influenzano l’appaiamento anticodone-codone 648
25.7 Esistono cambiamenti sporadici del codice universale 649
25.8 In alcuni codoni di stop sono inseriti nuovi amminoacidi 651
25.9 I tRNA sono appaiati selettivamente agli amminoacidi dalle amminoacil-tRNA sintetasi 652
25.10 Le amminoacil-tRNA sintetasi si dividono in due famiglie 654
25.11 Le sintetasi usano il sistema di correzione di bozze per migliorare l’accuratezza 655
25.12 I tRNA soppressori hanno anticodoni mutati che leggono nuovi codoni 658
25.13 Per ogni codone di terminazione esiste un soppressore non senso 659
25.14 I soppressori possono competere con la lettura normale del codice 660
25.15 Il ribosoma influenza la precisione della traduzione 661
25.16 Il frameshift avviene a livello di sequenze scivolose 663
25.17 Altri eventi di ricodificazione: il bypass traduzionale e il meccanismo del tmRNA utile a liberare i ribosomi bloccati 665
25.18 Sommario 666
PARTE 4
Regolazione genica
CAPITOLO 26
L’operone 670
26.1 Introduzione 670
26.2 Gruppi di geni strutturali sono controllati in modo coordinato 672
26.3 L’operone lac è inducibile negativamente 674
26.4 Il repressore lac è controllato da una piccola molecola induttrice 675
26.5 L’operatore è identificato da mutazioni costitutive che agiscono in cis 677
26.6 Le mutazioni che agiscono in trans identificano geni regolatori 677
26.7 Il repressore lac è un tetramero formato da due dimeri 679
26.8 Il legame del repressore lac all’operatore è regolato da un cambiamento allosterico nella conformazione 681
26.9 Il repressore lac lega tre operatori e interagisce con l’RNA polimerasi 683
26.10 Per legare il repressore l’operatore compete con siti a bassa affinità 684
26.11 L’operone lac ha un secondo livello di controllo: la repressione da catabolita 685
26.12 L’operone trp è reprimibile e contiene tre unità di trascrizione 688
26.13 L’operone trp è controllato anche dall’attenuazione 689
26.14 L’attenuazione può essere controllata dalla traduzione 690
26.15 La traduzione può essere regolata 693
26.16 La sintesi della proteina r è controllata mediante autoregolazione 695
26.17 Sommario 696
CAPITOLO 27
Strategie fagiche 699
27.1 Introduzione 699
27.2 Lo sviluppo litico è diviso in due fasi 700
27.3 Lo sviluppo litico è controllato da una cascata 701
27.4 Due tipi di eventi regolatori controllano la cascata litica 703
27.5 I genomi dei fagi T7 e T4 contengono dei raggruppamenti funzionali 704
27.6 I geni precoci immediati e precoci ritardati sono necessari sia per la lisogenia che per il ciclo litico 705
27.7 Il ciclo litico dipende dall’antiterminazione di pN 706
27.8 La lisogenia è mantenuta dal repressore proteico di lambda 707
27.9 Il repressore di lambda e i suoi operatori definiscono la regione di immunità 709
27.10 La forma del repressore che lega il DNA è un dimero 709
27.11 Il repressore di lambda usa un motivo elica-giro-elica per legare il DNA 710
27.12 I dimeri del repressore di lambda si legano in modo cooperativo all’operatore 712
27.13 Il repressore di lambda mantiene un circuito autogeno 713
27.14 Le interazioni cooperative aumentano la sensibilità della regolazione 715
27.15 I geni cII e cIII servono a instaurare la lisogenia 715
27.16 Un promotore debole richiede la proteina cII 716
27.17 La lisogenia richiede numerosi eventi 717
27.18 Il repressore Cro serve all’infezione litica 718
27.19 Che cosa determina l’equilibrio tra lisogenia e ciclo litico? 719
27.20 Sommario 722
CAPITOLO 28
La regolazione della trascrizione eucariotica 724
28.1 Introduzione 724
28.2 Il meccanismo di azione degli attivatori e dei repressori 726
28.3 Domini indipendenti legano il DNA e attivano la trascrizione 728
28.4 Il saggio del doppio ibrido identifica le interazioni proteina-proteina 729
28.5 Gli attivatori interagiscono con l’apparato basale 730
28.6 Esistono molti domini diversi di legame al DNA 731
28.7 Il rimodellamento della cromatina è un processo attivo 733
28.8 L’organizzazione o il contenuto dei nucleosomi possono essere cambiati su un promotore 736
28.9 L’acetilazione degli istoni è associata all’attivazione della trascrizione 738
28.10 C’è un legame tra la metilazione del DNA e quella degli istoni 740
28.11 L’attivazione del promotore implica diversi cambiamenti nella cromatina 742
28.12 La fosforilazione degli istoni influenza la struttura della cromatina 742
28.13 Come viene acceso un gene? 744
28.14 Geni GAL del lievito: un modello di attivazione e repressione 745
28.15 Sommario 747
CAPITOLO 29
Gli effetti dell’epigenetica sono ereditabili 753
29.1 Introduzione 753
29.2 L’eterocromatina diffonde da un evento di nucleazione 754
29.3 L’eterocromatina dipende dalle interazioni con gli istoni 756
29.4 Polycomb e Trithorax sono repressori e attivatori antagonisti 759
29.5 I cromosomi X vanno incontro a cambiamenti globali 761
29.6 La condensazione dei cromosomi è mediata dalle condensine 764
29.7 Le isole CpG possono essere metilate 767
29.8 La metilazione del DNA causa l’imprinting 769
29.9 Geni soggetti a imprinting opposto possono essere controllati da un solo centro 771
29.10 Gli effetti epigenetici possono essere ereditati 771
29.11 I prioni del lievito mostrano un’eredità anomala 774
29.12 I prioni provocano malattie nei mammiferi 776
29.13 Sommario 777
CAPITOLO 30
Gli RNA regolatori 783
30.1 Introduzione 783
30.2 Un riboswitch modifica la propria struttura in funzione del suo ambiente 784
30.3 Gli RNA non codificanti possono essere usati per regolare l’espressione genica 785
30.4 I batteri possiedono RNA regolatori 788
30.5 I microRNA sono elementi regolatori diffusi negli eucarioti 790
30.6 Come funziona l’interferenza dell’RNA? 793
30.7 La formazione dell’eterocromatina necessita dei microRNA 796
30.8 Sommario 798
Bibliografia 798
Glossario 801
Indice analitico 824 |
