Regolazione dell’Espressione Genica

(1)

Regolazione dell’Espressione Genica

Puo’ essere regolata in una delle seguenti sei fasi:

DNA RNA

transcript

mRNA mRNA

inactive mRNA

protein

inactive protein

NUCLEUS CYTOSOL

trascrizione Maturazione trasporto traduzione

degradazione

controllo

dell’attivita’

(2)

Controllo del livello di ferro nella cellula

• Il ferro e’ un nutriente essenziale

• La cellula lo usa per : citocromi, emoglobina e molti enzimi.

• Il ferro in eccesso e’ causa di formazione di radicali liberi

• Quindi il livello di ferro deve essere controllato

accuratamente.

(3)

Fe

²⁺

Sangue

Fe

³⁺

Transferrin (trasporto)

Transferrin receptor (ingresso)

Ferritin (Stoccaggio)

Regolazione di proteine

trasportatrici/immagazzinamento del ferro

• Quando il ferro e’ in eccesso la cellula deve diminuire il livello del recettore e aumentare quello della ferritina.

• La cellula ottiene questo mediante regolazione della traduzione,

• Cosi la risposta e’ piu’ rapida

(4)

Controllo della Traduzione

1. Repressione - es. Iron Response Element della ferritina 2. Stabilizzazione- es. IRE del recettore della transferrina

Ferritina - Lega il Ferro e lo conserva

Recettore della Transferrina (TFR)- trasporta il ferro nella cellula Se il Ferro e’ nella cellula - Si Ferritina, No TFR

Se non c’e’ Ferro - Si TFR, No Ferritina

Come viene regolato tutto questo?

(5)

(6)

(7)

M

Coding region AUG

Fe m

⁷

G

Iron Response Element

IRE-BP (cytosolic aconitase)

Fe

M

Fe

Ferritin mRNA

Coding region AUG

1. Repressione :-Ferro, ferritina NO

2. Attivazione:+ Ferro, ferritina SI

M

(8)

Coding region

AUG

m

⁷

G

Iron Response Element

IRE-BP (cytosolic aconitase)

Fe

M

Fe

TFR mRNA

Coding region AUG

1. Stabilizzazione:- Ferro, TFR SI

2. Degradazione:+ Ferro, TFR NO

(9)

Coding region

AUG

m

⁷

G

Iron Response Element

IRE-BP (cytosolic aconitase)

TFR mRNA

Coding region AUG

1. Stabilizzazione:- Ferro, TFR SI

2. Degradazione:+ Ferro, TFR NO

Fe

RNAse

(10)

Il ferro previene il legame di una proteina di 90 kDa ad uno o piu’ Iron Response Elements.

•Recettore della Transferrina.

Stem loop al 3’. La presenza dello stem loop causa la degradazione dell’mRNA

Ferritina

Stem loop al 5’. La presenza della proteina sullo stem loop

causa il blocco della traduzione.

(11)

Purificazione degli

Intermedi della

traduzione

(12)

CICLOEXIMMIDE: interferisce con La reazione della peptidil transferasi (arresto dei ribosomi 80S sull’AUG) GMP-PNP (Analogo del GTP pero’

Non-idrolizzabile): GTP richiesto per

L’unione della subunita’ 60S al complesso 40S/mRNA

CAP analogo:inibisce il legame della

40S all’mRNA

(13)

CENTRIFUGAZIONE IN GRADIENTE DI DENSITA’

(14)

WT-IRE: IRE come e’ nella Ferritina

C-IRE: IRE con una delezione

(15)

Componenti del Complesso Che lega il CAP

NOTA BENE: all’inizio della traduzione il legame della 40S all’mRNA richiede

Il legame del “CAP binding Complex” al cappuccio dell’mRNA

(16)

NOTA: Il legame della 40S al CAP dell’mRNA richiede l’interazione di elF3 (che e’ legato

Alla 40S) con elF4 (legato al CAP)

(17)

(18)

(19)

(20)

Fe ²⁺ + H ₂ O ₂ Fe ³⁺ + OH- + OH°

(21)

La presenza di acqua ossigenata o ossido nitrico rende attiva IRP-1 (che e’ la IRE binding Protein piu’ abbondante) che quindi causa un aumento del recettore della transferrina

Regolazione dell’Espressione Genica

Regolazione dell’Espressione Genica

Puo’ essere regolata in una delle seguenti sei fasi:

DNA RNA

transcript

mRNA mRNA

inactive mRNA

protein

inactive protein

NUCLEUS CYTOSOL

trascrizione Maturazione trasporto traduzione

degradazione

controllo

dell’attivita’

Controllo del livello di ferro nella cellula

• Il ferro e’ un nutriente essenziale

• La cellula lo usa per : citocromi, emoglobina e molti enzimi.

• Il ferro in eccesso e’ causa di formazione di radicali liberi

• Quindi il livello di ferro deve essere controllato

accuratamente.

Fe

Sangue

Fe

Transferrin (trasporto)

Transferrin receptor (ingresso)

Ferritin (Stoccaggio)

Regolazione di proteine

trasportatrici/immagazzinamento del ferro

• Quando il ferro e’ in eccesso la cellula deve diminuire il livello del recettore e aumentare quello della ferritina.

• La cellula ottiene questo mediante regolazione della traduzione,

• Cosi la risposta e’ piu’ rapida

Controllo della Traduzione

1. Repressione - es. Iron Response Element della ferritina 2. Stabilizzazione- es. IRE del recettore della transferrina

Ferritina - Lega il Ferro e lo conserva

Recettore della Transferrina (TFR)- trasporta il ferro nella cellula Se il Ferro e’ nella cellula - Si Ferritina, No TFR

Se non c’e’ Ferro - Si TFR, No Ferritina

Come viene regolato tutto questo?

M

Coding region AUG

Fe m

G

Iron Response Element

IRE-BP (cytosolic aconitase)

Fe

M

Fe

Ferritin mRNA

Coding region AUG

1. Repressione :-Ferro, ferritina NO

2. Attivazione:+ Ferro, ferritina SI

M

Coding region

AUG

m

G

Iron Response Element

IRE-BP (cytosolic aconitase)

Fe

M

Fe

TFR mRNA

Coding region AUG

1. Stabilizzazione:- Ferro, TFR SI

2. Degradazione:+ Ferro, TFR NO

Coding region

AUG

m

G

Iron Response Element

IRE-BP (cytosolic aconitase)

TFR mRNA

Coding region AUG

1. Stabilizzazione:- Ferro, TFR SI

2. Degradazione:+ Ferro, TFR NO

Fe

RNAse

Il ferro previene il legame di una proteina di 90 kDa ad uno o piu’ Iron Response Elements.

•Recettore della Transferrina.

Stem loop al 3’. La presenza dello stem loop causa la degradazione dell’mRNA

Ferritina

IRE-BP (cytosolic aconitase)

IRE-BP (cytosolic aconitase)

IRE-BP (cytosolic aconitase)

Purificazione degli

CICLOEXIMMIDE: interferisce con La reazione della peptidil transferasi (arresto dei ribosomi 80S sull’AUG) GMP-PNP (Analogo del GTP pero’

Non-idrolizzabile): GTP richiesto per

CAP analogo:inibisce il legame della

Componenti del Complesso Che lega il CAP

Il legame del “CAP binding Complex” al cappuccio dell’mRNA

NOTA: Il legame della 40S al CAP dell’mRNA richiede l’interazione di elF3 (che e’ legato

Alla 40S) con elF4 (legato al CAP)

Fe ²⁺ + H ₂ O ₂ Fe ³⁺ + OH- + OH°

La presenza di acqua ossigenata o ossido nitrico rende attiva IRP-1 (che e’ la IRE binding Protein piu’ abbondante) che quindi causa un aumento del recettore della transferrina