DNA RNA PROTEINE

Dogma centrale

DNA RNA PROTEINE

• Il DNA è un lungo polimero lineare che contiene l’informazione genetica.

• L’informazione genetica è contenuta nell’ordine lineare dei nucleotidi.lineare dei nucleotidi.

• Si trova nel nucleo delle cellule eucariotiche sotto forma di cromatina o di cromosomi.

• Il contenuto di DNA di una cellula e l’informazione in esso contenuta rappresenta il genoma della cellula

I nucleotidi sono i monomeri che costituiscono gli acidi nucleici

Lo zucchero può essere:

• Ribosio nell’RNA• Ribosio nell’RNA

• Desossiribosio nel DNA

Basi azotate

DNATimina Citosina Guanina AdeninaRNAUracile Citosina Guanina Adenina

Appaiamento delle basi nel DNA

La struttura del DNA permette la trasmissione dell’informazione genetica nelle diverse cellule di un organismo e

nelle successive generazioni

La struttura del DNA permette la trasmissione dell’informazione genetica nelle diverse cellule di un organismo e

nelle successive generazioni

•Duplicazione •Divisione cellulare

Classes of eukaryotic cellular RNAs

• ribosomal RNA (rRNA)18S (small subunit)28S (large subunit)5.8S (large subunit)5S (large subunit)

• transfer RNA (tRNA)• transfer RNA (tRNA)• messenger RNA (mRNA)• heterogeneous nuclear RNA (hnRNA) (precursors of mR NA)• small nuclear RNA (snRNA)

U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8, U9, U10...• small cytoplasmic RNA (scRNA)

7SL RNA

What are the enzymes responsible for the synthesis of these RNAs?

The human RNA polymerases

Polymerase Location Product

RNA polymerase I nucleolus 18S, 28S, 5.8S rRNA

RNA polymerase II nucleoplasm hnRNA/mRNA,U1, U2, U4, U5 snRNAU1, U2, U4, U5 snRNA

RNA polymerase III nucleoplasm tRNA, 5S RNA,U6 snRNA, 7SL RNA

mitochondrialRNA polymerase mitochondrion all mitochondrial RNA

• TTCAGGAAATGACCCCTTTGCCCCGTCTGAAGGTAGTGCAGAGGCTGCACCTGAGCTGGACCTCTTTGCAATGAAGCCACCTGAGACCAGTGTTCCTGTAGTTACCCCTACAGCTAGCACAGCCCCTCCGGTTCCCGCAACTGCTCCTTCTCCTGCTCCTGCCGTTGCAGCTGCTGCTGCTGCCACTACTGCTGCCACCGCCGCTGCCACCACCACTACCACCACCTCCGCTGCCACCGCCACCACTGCTCCTCCTGCTCTAGATATCTTTGGTGATTTATTTGAGTCCACTCCTGAAGTTGCTGCAGCGCCTAAGCCAGATGCTGCTCCTAGCATAGACCTGTTTAGTACAGATGCTTTCTCCTCTCCACCACAAGGGGCCTCTCCTGTGCCTGAGAGTTCTCTCACTGCTGACCTCTTATCTGTGGATGCATTTGCAGCACCATCTCCTGCAACCACTGCCTCGCCAGCAAAGGTGGATTCTTCAGGTGTCATAGACCTTTTTGGGGATGCATTTGGAAGTAGCGCTTCTGAACCCCAACCTGCATCTCAGGCTGCTTCTAGTTCATCAGCATCGGCAGACCTACTAGCTGGATTTGGGGGTTCTTTCATGGCGCCTTCCCCATCTCCAGTGACTCCAGCTCAGAATAACCTGCTACAGCCCAATTTTGAGGCAGCTTTTGGGACAACGCCTTCAACTTCCAGCAGCAGCTCCTTTGATCCATCAGTGTTTGATGGTCTAGGTGATCTTTTGATGCCAACCATGGCACCAGCTGGGCAGCCTGCACCTGTCTCAATGGTACCACCCAGTCCTGCAATGGCAGCCAGCAAAGCCCTTGGAAGTGATCTTGATTCATCTCTTGCCAGCTTAGTAGGCAATCTTGGAATTTCTGGTACCACAACAAAAAAGGGAGATCTTCAGTGGAATGCTGGAGAGAAAAAGTTGACTGGTGGAGCCAACTGGCAGCCTAAAGTAGCTCCAGCAACCTGGTCAGCAGGCGTTCCACCAAGTGCACCTTTGCAAGGAGCTGTACCTCCAACCAGTTCAGTTCCTCCTGTTGCCGGGGCCCCATCGGTTGGACAACCTGGAGCAGGATTTGGAATGCCTCCTGCTGGGACAGGCATGCCCATGATGCCTCAGCAGCCGGTCATGTTTGCACAGCCCATGATGAGGCCCCCCTTTGGAGCTGCCGCTGTACCTGGCACGCAGCTTTCTCCAAGCCCTACACCTGCCAGTCAGAGTCCCAAGAAACCTCCAGCAAAGGACCCATTAGCGGATCTTAACATCAAGGATTTCTTGTAAACAATTTAAGCTGCAATATTTGTGACTGAATAGGAAAATAAATGAGTTTGGAGACTTCAAATAATAATAATAAGATTGATGCTGAGTTTCAAAGGGAGCCACCAGTACCAAACCCAATACTTACTCATAACTTCTCTTCCAAAATGTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCC

3*109

150*106CTCATAACTTCTCTTCCAAAATGTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCCTACTCTTGAAATTGTAGTGTATTTGGATTATTTGTGTATTGTACGATGTAAACAATGAATGGATGTTACTGATGCCGTTAGTGCTTTTTTGGACTTCACCTGAGGACAGATGATGCAGCTGTTGTGTGGCGAGCTATTTGGAAAGACGTCTGTGTTTTTGAAGGTTTCAATGTACATATAACTTTTGAACAAACCCCAAACTCTTCCCATAAATTATCTTTTCTTCTGTATCTCTGTTACAAGCGTAGTGTGATAATACCAGATAATAAGGAAAACACTCATAAATATACAAAACTTTTTCAGTGTGGAGTACATTTTTCCAATCACAGGAACTTCAACTGTTGTGAGAAATGTTTATTTTTGTGGCACTGTATATGTTAAGAAATTTTATTTTAAAAAATATAAAGGTTAACGTCCATAATAAATACTTCTCTTTGAAGCTACCTTATCAAGAACGAAAAATCGTATGGGAAGAATCCCCTATTTATCACTGCTATATTAAAATATATATATTTTAATTATATTTGACAGGTTTTGCATCTAAATTGACCTATTTATTCATTCTTGATTAAATGCACTGAAAAGTAAAGGGTCTGTTTGTGTCATGTTCATGAAAATGCGGTTAGAGAGGTGCTATTCAAGTGATTCTGAAGGCACCCCAAGGTATATCTGTAATTTAAAGATTACTGCAAATATCTTTACTTTACTGTGGGTTTTTAGTACATCTGTTAATTTAGTGTTTCTTTGTGTGTTTTGTAGACTAGTGTTCTTCCATCCTTCAACTGAGCTCAAAGTAGGTTTTGTTGTAACATTGTGATTAGGATTTAAACTAATTCAGAGAATTGTATCTTTTACTGTACATACTGTATTCTTTAAGTTTTAATTTGTTGTCATACTGTCTGTGCTGATGGCTTGGCTTAAGATTTTGATGCATAAATGAGGTCACTGTTGATCAGTGTTGCTAGTAGCTTGGCAGCTCTTCATAAAAGCATATTGGGTTGGAAAGGTGTTTGCCTATTTTTCAAATTATTTAATAGATGTATGGTACCATTTAAAAGTGGTTGTATCTGAATTTACTGTGGGGATAACATACACTGTAATGGGGAAAAATTACCTAAAACCAATTTCAAAATGGCTTTCTTTGTATTTCAGTTTAAAAACCCAGTGCATGTACGCCCTCTGAGATGCAATAAACACCTTGAACAAAG

150*106

1-5*106

La cromatinaLa cromatinaLa cromatinaLa cromatina

La cromatina è una costruzione sovramolecolare La cromatina è una costruzione sovramolecolare La cromatina è una costruzione sovramolecolare La cromatina è una costruzione sovramolecolare costituita costituita costituita costituita dalle molecole di DNA genomicodalle molecole di DNA genomicodalle molecole di DNA genomicodalle molecole di DNA genomicoe e e e e e e e da due diverse classi di proteineda due diverse classi di proteineda due diverse classi di proteineda due diverse classi di proteine

Le proteine della cromatina sono:Le proteine della cromatina sono:Le proteine della cromatina sono:Le proteine della cromatina sono:

• Gli istoniGli istoniGli istoniGli istoni

• Proteine non istonicheProteine non istonicheProteine non istonicheProteine non istoniche

Gli istoniGli istoniGli istoniGli istoni

• Sono presenti nel nucleo in quantità pressochè Sono presenti nel nucleo in quantità pressochè Sono presenti nel nucleo in quantità pressochè Sono presenti nel nucleo in quantità pressochè

uguale a quella del DNAuguale a quella del DNAuguale a quella del DNAuguale a quella del DNAuguale a quella del DNAuguale a quella del DNAuguale a quella del DNAuguale a quella del DNA

• Sono proteine ricche di carica elettrica positiva Sono proteine ricche di carica elettrica positiva Sono proteine ricche di carica elettrica positiva Sono proteine ricche di carica elettrica positiva

perché ricche di aminoacidi basici (lisina e arginina)perché ricche di aminoacidi basici (lisina e arginina)perché ricche di aminoacidi basici (lisina e arginina)perché ricche di aminoacidi basici (lisina e arginina)

• Possono essere suddivise in 5 classiPossono essere suddivise in 5 classiPossono essere suddivise in 5 classiPossono essere suddivise in 5 classi

Classi di istoniClassi di istoniClassi di istoniClassi di istoni

H1 – H2A – H2B – H3 – H4

Le quattro classi di istoni H2A – H2B – H3 – H4 sono t ra le proteine più

conservate dal punto di vista evolutivo:

la loro sequenza aminoacidica è estremamente simile in tutti gli esseri

viventi

L’unità base della cromatina è il nucleosoma.

E’ costituito da DNA avvolto attorno ad un ottamero di istoni

Gli istoni che costituiscono il nucleosoma sono:

2H2A – 2H2B – 2H3 – 2H4

Il nucleo del nucleosoma è costituito da 146 bp di DNA.

Due nucleosomi consecutivi sono riuniti dall’istone H1

Il compattamento del DNA nel Il compattamento del DNA nel Il compattamento del DNA nel Il compattamento del DNA nel nucleosoma produce una fibra di nucleosoma produce una fibra di nucleosoma produce una fibra di nucleosoma produce una fibra di cromatina di circa 10 nm di diametro. cromatina di circa 10 nm di diametro. cromatina di circa 10 nm di diametro. cromatina di circa 10 nm di diametro. La cromatina è ulteriormente La cromatina è ulteriormente La cromatina è ulteriormente La cromatina è ulteriormente condensata a formare una fibra di 30 condensata a formare una fibra di 30 condensata a formare una fibra di 30 condensata a formare una fibra di 30 nm di diametro.nm di diametro.nm di diametro.nm di diametro.

L’organizzazione base della cromatina è una L’organizzazione base della cromatina è una L’organizzazione base della cromatina è una L’organizzazione base della cromatina è una struttura a collana di perlestruttura a collana di perlestruttura a collana di perlestruttura a collana di perle

Un segmento di DNA della lunghezza di Un segmento di DNA della lunghezza di Un segmento di DNA della lunghezza di Un segmento di DNA della lunghezza di 140 bp si avvolge attorno ad ogni 140 bp si avvolge attorno ad ogni 140 bp si avvolge attorno ad ogni 140 bp si avvolge attorno ad ogni

ottamero di istoni (la perla), formandovi ottamero di istoni (la perla), formandovi ottamero di istoni (la perla), formandovi ottamero di istoni (la perla), formandovi circa due giri che aderiscono stabilmente circa due giri che aderiscono stabilmente circa due giri che aderiscono stabilmente circa due giri che aderiscono stabilmente alla superficie dell’ottamero mediante alla superficie dell’ottamero mediante alla superficie dell’ottamero mediante alla superficie dell’ottamero mediante

legami ionicilegami ionicilegami ionicilegami ionici

La molecola di DNA (il filo) si estende con La molecola di DNA (il filo) si estende con La molecola di DNA (il filo) si estende con La molecola di DNA (il filo) si estende con continuità per tutta la sua lunghezza da un continuità per tutta la sua lunghezza da un continuità per tutta la sua lunghezza da un continuità per tutta la sua lunghezza da un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un continuità per tutta la sua lunghezza da un continuità per tutta la sua lunghezza da un continuità per tutta la sua lunghezza da un continuità per tutta la sua lunghezza da un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un nucleosoma all’altro, lasciando tra loro un tratto di collegamento di circa 60 bptratto di collegamento di circa 60 bptratto di collegamento di circa 60 bptratto di collegamento di circa 60 bp

La presenza dell’istone H1 dà origine ad La presenza dell’istone H1 dà origine ad La presenza dell’istone H1 dà origine ad La presenza dell’istone H1 dà origine ad una struttura più compatta di 30nm una struttura più compatta di 30nm una struttura più compatta di 30nm una struttura più compatta di 30nm

(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)(Fibra di 30 nm)

DNA PACKAGING

Chromatin structure is hyerarchic

Eterocromatina struttura più compatta – DNA inattiv o

Eucromatina struttura più rilassata – DNA attivo

GENE ACTIVATOR PROTEIN

Covalent histone modifications

Braccio corto (p)

Braccio lungo (q)

In base alla posizione del centromero i cromosomi vengono classificati in:

-metacentrici, quando il centromero divide il cromosoma in due bracci apparentemente uguali;

-submetacentrici, quando il centromero divide il cromosoma in due bracci di dimensioni diverse;

-acrocentrici, quando il centromero è banda

Braccio p

-acrocentrici, quando il centromero è subterminale;

In tutti i cromosomi viene distinto il braccio p (corto) e il braccio q (lungo).

Braccio q

Le bande che si evidenziano lungo i cromosomi umani possono essere ottenute con metodi diversi:

-bande Q (bande fluorenza con chinacrina, Quinacrina)

-bande G (bande G con tripsina e Giemsa)

CARIOTIPO UMANO NORMALE

gruppo A: 1-3 metacentrici lunghi

gruppo B: 4-5 submetacentrici lunghi

gruppo C: 6-12 e X submetacentrici medi

gruppo D: 13-15 acrocentrici lunghi

Metacentrici lunghi Submetacentrici lunghi

gruppo E: 16-18 metacentrici o submetacentrici relativamente corti

gruppo F: 19 -20 metacentrici corti

gruppo G: 21-22 e Y acrocentrici corti

Submetacentrici medi

Acrocentrici lunghi Metacentrici relativamente corti

Metacentrici corti Acrocentrici corti