by na organizzazione del genoma umano iii lezione 7

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Organizzazione del genoma umano III

Lezione 7

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Il DNA codificanteRicapitoliamo l'organizzazione e il funzionamento dei geni eucariotici

GT AG GT AG AAAACAP

EnhancerPromotore

CG CG CAAT TATAbox box box box

Sito di iniziotrascrizione +1

5'UTR

esone1

introne1 introne2

esone2 esone3

3'UTR

GT AG GT AG

Codonedi stop

AATAAAsegnale dipoliadenilazione

Sito perpoli(A)n

TRASCRIZIONE

SPLICING

AAAACAP

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Struttura del DNA codificante

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Geni dentro i geni

Geni all’interno di altri geni sono descritti per i genomi diorganismi semplici e nei mitocondri

Nei mammiferi sono descritti geni contenuti nei grandi introni di alcuni geni.A differenza dei genomi piu’ semplici in questi casi spesso viene utilizzato il filamento opposto al gene “canonico”

NF1: introne 27 (40Kb) contiene tre piccoli geni (2 esoni) che vengono trascritti dal filamento opposto

Fattore VIII della coagulazione F8C: introne 22 contiene due geni che utilizzano la stessa isola CpG nelle due direzioni. Il gen F8A viene trascritto utilizzando il filamento opposto al F8C, mentre F8B non solova nella stessa direzione, ma sintetizza un corto mRNA che ha un esone nuovo + gli esoni dal 23 al 26 di F8C.

RB1: introne 17 (72Kb) contiene il gene per il recettore della proteina G, che viene trascritto in senso opposto

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Geni dentro i geni

NF1

5’ 3’esone 26 esone 27Introne 26

Filamento di senso

Filamento antisenso 3’ 5’

OGMP2.2KB

EVI2B10 KB

EVI2A 4 KB

F8

F8B

1 22 23 26

F8C

F8A

CpG

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Entita’ eterogenee con differenti capacita’ funzionali. Sono coinvolti nello splicing con modalita’ differenti e pertanto classificabili in gruppi. La posizione all’interno delle sequenze codificanti (fase intronica) ne permette un’ulteriore suddivisione in tipi:

Introni ancestrali: presenti nei geni dei tRNA e dei r RNA degli archeobatteri.

Introni di gruppo I e II:presenti nel genoma degli eubatteri e degli eucarioti

Introni “spliceosomici”:introni convenzionali presenti nel genoma degli eucarioti

GLI INTRONI

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esone1GU------------A-----AG esone2 GU--------AG esone3

Taglio in

GU-----------------AG GU--------AG EliminatoEliminato

esone1 esone2 esone3

Splicing

esone1 esone2 esone3RNA maturo

esone1 GU------------A-----AG esone2 GT--------AG esone3

esone1 esone2

CA

snRNP U1

snRNP U2

GLI INTRONI

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Fase degli introni: posizione in cui l’introne interrompe una sequenza di DNA codificante (non si definisce la fase quando l’introne interrompe una sequenza non tradotta).. Esistono tre tipi: fase 0, fase 1, fase2

Fase 0: interrompono la sequenza codificante fra due codoni adiacenti, sono i piu’ numerosi e potrebbero rappresentare la situazione ancestrale

Fase 1: interrompono la sequenza codificante fra la prima e la seconda base

Fase 2: interrompono la sequenza codificante fra la seconda e la terza base

GLI INTRONI

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Fase degli introni: posizione in cui l’introne interrompe una sequenza di DNA codificante (non si definisce la fase quando l’introne interrompe una sequenza non tradotta). Esistono tre tipi: fase 0, fase 1, fase2

------ GGC AG

5’ UTR Val Gly Ar 2 2 g Leu Arg 0 0 Leu His 3’UTR

HBBHBB G CTG ------ AGG CCC ------ CAC TAA

1 29 30 31 104 105 146

Fase 2 Fase 0ATGGTG

gt--------aggt--------ag ATG -------------------------- CAG GG TG ------------------------ AACTAG INS

5’UTR

3’UTR

1 80 81 110

V 1 1 al

Fase 1

GLI INTRONI

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TRASCRIZIONALELegame di fattori tessuto specifici che agiscono in cis ad un gene

Legame diretto di fattori di crescita ad elementi di risposta, in locusinducibiliUso di promotori alternativi

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

EnhancerPromotore1

Sito di iniziotrascrizione +1

5'UTR

esone1introne1

introne2

esone2 esone3

3'UTR

Codonedi stop

AATAAAsegnale dipoliadenilazione

Sito perpoli(A)n

TRASCRIZIONE E SPLICING

1 2 3 AAAACAP

GT AG GT AG

Promotore2

2 3 AAAACAP

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POST TRASCRIZIONALE

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

EnhancerPromotore

CG CG CAAT TATAbox box box box

Sito di iniziotrascrizione +1

5'UTR

esone1

introne1 introne2

esone2 esone3

3'UTR

GT AG GT AG

Codonedi stop

AATAAAsegnale dipoliadenilazione

Sito perpoli(A)n

TRASCRIZIONE

Uso di promotori alternativi-splicing alternativi-poliadenilazione alternativa

1 2 3GT AG GT AGAAAACAP

SPLICING

1 2 3 AAAACAP

1 3 AAAACAP

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POST TRASCRIZIONALE

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

EnhancerPromotore

CG CG CAAT TATAbox box box box

Sito di iniziotrascrizione +1

5'UTR

esone1

introne1 introne2

esone2 esone3

3'UTR

GT AG GT AG

Codonedi stop

AATAAAsegnale dipoliadenilazione1

Sito perpoli(A)n

TRASCRIZIONE E SPLICING

Uso di promotori alternativi-splicing alternativi-poliadenilazione alternativa

1 2 3 AAAACAP

1 2 AAAACAP

AATAAAsegnale dipoliadenilazione2

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POST-TRASCRIZIONALE

Processamento alternativo e tessuto specifico dell’RNA di un unico gene

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

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POST-TRASCRIZIONALEEditing tessuto specifico dell’RNA

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

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meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell’espressione genica mediante la struttura della cromatina

effetto di posizione gene PAX6-SOX9

soppressione dell’espressione mediante i domini della cromatina: Distrofia facioscapolo omerale

imprinting

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

RNA interference

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RNA interference

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RNA interference

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RNA interference

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RNA interference

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meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell’espressione genica mediante la struttura della cromatina

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONEDISTROFIA FACIO SCAPOLO OMERALE

cen

cen

cen

cen -sat

-sat-sat

ANT1 FRG1 FRG2

D4Z4 (TTAGGG)n

4qA

4qB

10q

10q

sito di riconoscimento DRC

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REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONEDISTROFIA FACIO SCAPOLO OMERALE

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meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell’espressione genica mediante la struttura della cromatina

effetto di posizione gene PAX6-SOX9

soppressione dell’espressione mediante i domini della cromatina: Distrofia facioscapolo omerale

imprinting

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

RNA interference