7.6: Regolazione dell'Espressione a Diversi Stadi

L'espressione genica nelle cellule regolata in diversi stadi: (i) trascrizione, (ii) elaborazione dell'RNA, (iii) localizzazione dell'RNA e (iv) traduzione. La regolazione trascrizionale mediata da proteine regolatrici come fattori di trascrizione, attivatori o repressori, i quali controllano l'espressione genica avviando o inibendo la trascrizione dei geni. Una volta prodotto un pre-mRNA o un precursore, esso subisce una modifica post-trascrizionale, inclusa un'estremit5' di chapping, la splicing, e l'aggiunta di una coda di poli-A all'estremit3', formando l'mRNA maturo. Solo quegli mRNAs maturi che si associano a proteine di legame all'RNA (RBPs) formando particelle ribonucleoproteiche vengono preservate dalla degradazione e trasportate selettivamente fuori dal nucleo per la sintesi proteica. Gli mRNAs che non si associano a RBPs non vengono trasportati fuori dal nucleo e quindi non vengono tradotti in proteine. In alternativa, se un mRNA maturo lega un microRNA complementare, subisce degradazione, inibendo cosla sintesi proteica.

Tuttavia, una volta che l'mRNA viene tradotto, la proteina di nuova sintesi subisce modifiche che ne influenzano l'attivit. Ad esempio, l'aggiunta di gruppi funzionali, come gruppi metilici, fosfato o acetile, puattivare o inattivare la proteina. Al contrario, l'aggiunta di multiple proteine ubiquitina a una proteina substrato le segna per la degradazione. Quindi, l'ubiquitinazione regola la stabilitproteica e la sua attivitfunzionale.

Le cellule regolano con precisione l'espressione genica durante la trascrizione, l'elaborazione dell'mRNA e la traduzione.

La regolazione trascrizionale può essere mediata da proteine che legano sequenze regolatorie sul DNA per inibire o avviare la trascrizione di un gene specifico.

Gli mRNA precursori generati dalla trascrizione vengono modificati mediante l'aggiunta di un cappuccio a 5 primi e di una coda poli-A a 3 primi. Gli mRNA subiscono lo splicing, in cui le regioni non codificanti vengono rimosse e quelle codificanti vengono unite per produrre mRNA maturi. I modelli di splicing differenziale e le proteine leganti l'RNA regolano l'espressione genica in questa fase.

Solo quegli mRNA che si associano alle proteine leganti l'RNA per formare particelle ribonucleoproteiche vengono trasportati selettivamente nel citoplasma per la traduzione.

La regolazione traduzionale può essere specifica, in cui l'inibizione della traduzione di un particolare sottogruppo di mRNA è controllata attraverso interazioni con proteine, microRNA e siRNA interferenti corti.

Al contrario, la regolazione traduzionale generale attiva o inibisce le proteine del macchinario di traduzione per influenzare tutti i trascritti.