Regolazione genica eucariote: trascrizione

Il processo di trascrizione nelle cellule eucariote, nonostante presenti alla base della regolazione genica i processi procarioti (e quindi si riscontrano in tutti gli organismi la presenza di attivatori e repressori), è controllato da un numero di fattori molto più elevato per diversi motivi:

1. Il DNA eucariote non presenta alcun operone perchè i geni strutturali sono tutti separati e necessitano meccanismi di controllo peculiari.
2. Il promotore può essere lungo parecchie sequenze nucleotidiche.
3. Il DNA può trovarsi in eucromatina ed eterocromatina a seconda del livello di spiralizzazione: quest'ultima, in particolare, non può essere trascritta.
4. Ogni cellula appartiene ad un particolare tessuto e quindi un certo numero specifico di geni strutturali.

• In particolare, gli ultimi due punti ribadiscono ulteriormente che le informazioni contenute in ogni singola cellula non sono utilizzate tutte contemporaneamente, ma che quelle non funzionali al suo scopo sono "silenziate": solitamente, questo perchè esse sono perennemente condensate in eterocromatina o perchè a quei geni è stato attaccato un gruppo metile che è in grado di inibire la trascrizione.

• Per despiralizzare la cromatina, intervengono degli enzimi in grado di alterare la struttura nucleosomica: l'istone-acetiltransferasi, per esempio, agisce sugli istoni mediante l'aggiunta di un gruppo acetile che attenuano l'interazione col DNA.

L'azione dell'enzima istone-acetiltransferasi e l'eventuale rimozione del gruppo metile dal DNA sono il primo passo per permettere la trascrizione di un gene prima "silenziato"; la disattivazione di un gene avviene spesso mediante metilazione del DNA e la condensazione in eterocromatina.

• Il promotore è suddiviso in 3 diverse regioni:

1. Una sorta di sequenza-amplificatore, distante e lunga anche un centinaio di nucleotidi dal vero e proprio gene, è definita sito degli elementi regolatori: è la sede dei fattori di regolazione e si chiama enhancer se la proteina è un attivatore o silencer se questa è un repressore.
2. Una particolare sequenza nucleotidica (5' - TATAAA - 3'), definita TATA box, è la regione che localizza il punto esatto dove può avvenire la trascrizione.
3. L'ultima sequenza, il sito di inizio della trascrizione, è dove si inserisce la RNA polimerasi II per dare inizio alla trascrizione: dista circa 25 paia di basi azotate dopo il TATA box.

• Ora, definiamo come promotore basale la macroregione composta da TATA box e sito di inizio
• La trascrizione dell'mRNA avviene a seguito di certi processi che promuovono l'operato della RNA polimerasi II:

1. La proteina "attivatore" si lega all'enhancer (sito degli elementi regolatori).
2. Interviene un altro fattore di regolazione della trascrizione chiamato TFIID che si attacca al TATA box.
3. Quest'ultimo, favorisce l'attacco della RNA polimerasi II al sito di inizio della trascrizione e il legame tra 5 fattori di regolazione, detti nell'insieme GTF (fattori di trascrizione generali), al promotore basale: l'insieme creatosi (promotore basale + RNA polimerasi II + GTF) è definito complesso di pre-inizio.
4. Nel caso il sito degli elementi regolatori sia molto lontano dal promotore basale, il DNA si ripiega permettendo ad un'altra molecola, detta mediatore, di interagire sia col complesso di pre-inizio, sia con l'attivatore. Adesso la RNA polimerasi II procede con la produzione di un trascritto.

Promozione della trascrizione grazie all'intervento del mediatore