BIOLOGIA 22
Cosa succede se c'è una mutazione durante il processo di splicing?
Se c'è una mutazione durante il processo di splicing la cellula produce una proteina anomala (isoforme indesiderate o proteine non funzionali) che potrebbe portare a gravi problemi funzionali.
Cosa si intende per talassemie? Che mutazioni ricorrono? A che componente? Cosa sono i siti caldi?
Per taalssemie si intende un gruppo di patologie che colpiscono con una mutazione i geni che codificano per le globuline alfa e beta, delle omonime catene che costituiscono l'emoglobina. In particolare esse devono trovarsi in equilibrio quantitativo tra di loro (numero catene alfa = numero catene non alfa).
Le mutazioni interessano diverse parti del gene, tra cui esoni, introni, sequenze di poliadenilazione e sequenze correlate allo splicing.
La componente più colpita è la globina beta, che viene codificata da un gene con solo tre esoni. Essa può mutare nei:
- siti donatori di splicing, che portano ad esempio alla mancata rimozione di un introne;
- sito accettore di splicing, che ad esempio porta all' eliminazione di un esone;
- mutazione nelle sequenze interne dell'introne che può causare il suo mantenimento.
Un sito caldo è una parte di sequenza del gene cluster di mutazioni, ovvero che ne racchiude la maggior parte.
Da cosa è causata la fibrosi cistica? Su che esone si presenta la mutazione?
La fibrosi cistica è dovuta ad una mutazione del gene CFTR, responsabile della codifica per un canale del cloro. La sequenza mutata è la sequenza polipirimidinica sull'esone 9 che è fodnamentale in quanto su di essa si attacca un U2AF (U2 auxiliary factor) che permette il riconoscimento ad U2 dell'adenina di branching. La mutazione fa sì che U2 non riconosca il punto di branching e che venga erroneamente interpretato l'inizio dell'esone 9 come sito donatore di splicing e la fine dell'esone come sito accettore di splicing. Questo porta alla completa rimozione dell'esone 9, e conseguentemente ad una perdita della funzionalità del canale del cloro.
A cosa servono le proteine tau? Che patologie causa una loro mutazione? Che tipo di mutazione le caratterizza? A che sequenza?
Le proteine tau sono fondamentali per la stabilizzazione dei microtubuli, soprattutto in ambito nervoso. Una mutazione a qeusta proteina causa malattie neurodegenerative , data appunto dalla mancanza di stabilità degli stessi microtubuli.
La mutazione avviene sui siti attivatori di splicing, che non viene più correttamente riconosciuto dalle proteine SR, causando la perdita completa dell'esone 10.
Questa mutazione comporta la perdita di uno dei domini R, che normalmente sono 4, che sono esseniali alla proteina tau per aderire ai microtubuli.
Esistono anche altri tipi di splicing? Come si chiamano?
Sì, esistono altre modalità di splicing.
La prima si chiama splicesoma minoritario che utilizzano altre varianti di snRNP, tra cui le U11 e U12. Esse sono coinvolte nello splicing alternativo di piccole sequenze di introni che danno varianti diversi da uno stesso gene.
Inoltre troviamo il fenomeno detto di trans splicing, che avviene però solo nelle alghe e in protozoi e NON nei MAMMIFERI (avviene ad esempio nel Trypanosoma). Esso consiste nell'unire due mRNA prodotti da geni diversi.
Descrivi il processo di Trans splicing. Come si libera l'introne?
Ricrodiamo che per trans splicing si intende il fenomeno per cui si porta sullo stesso filamento esoni provenienti da geni diversi. E' molto frequente in trypanosoma.
Dei due mRNA da unire assomiglia molto ad uno snRNA, che presenta un cap in 5', una sequenza UTR (Non tradotta). Esso viene chiamato SL RNA (Splicing leader RNA).
In Trypanosoma il trans splicing è un fenomeno estremamente comune, in particolare l'RNA SL arriva e si attacca al sito donatore di splicing, lo splicesoma taglia e unisce il pre-mRNA al RNA SL. Questo dà vita a trascritti policistronici, ovvero che all'interno di un singolo gene ci sono molteplici esoni che vengono utilizzati per produrre una molecola proteica.
Che funzioni svolge l'RNA SL?
L'RNA SL serve per localizzare uno specifico RNA e inibire/attivare la traduzione.
Quanti tipi di introni sono in grado di fare autosplicing?
Gli introni in grado di operare autosplicing sono due: introni di tipo I e introni di tipo II
Nello splicing un RNA che attività compie?
catalitica su un altro RNA
Che tipo di autosplicing si trova negli introni di tipo I? In che organismi?
Negli introni di tipo I abbiamo una guanina al posto di un adenina responsabile del punto di attacco del sito donatore di splicing. Essa funge da punto reattivo per l'attacco al sito donatore di splicing e l'introne si elimina autonomamente. In seguito abbiamo la fusione autonoma dei due esoni.
Questo fenomeno avviene in procarioti ed eucarioti inferiori.
In che organismi troviamo introni di tipo II? Come avviene la loro autoeliminazione? A che novità hanno portato a livello evolutivo?
Gli introni di tipo II si trovano principalmente in mitocondri e cloroplasti. La modalità di auotsplicing ricorda molto ciò che avviene per gli introni ce vengono eliminati grazie allo splicesoma. Quindi da un punto di vista evolutivo sicuramente questo tipo di introni ha portato all'evoluzione dello splicesoma. Inoltre questi introni assumono una configurazione trdiminesnionale molto simile all'interazione che caratterizza U2 e U6 grazie all'appaiamento parziale delle basi.
Quali sono i vantaggi di avere sequenze di introni nel genoma?
I vantaggi sono 3:
- separano in modo più marcato gli esoni (ricoridamo che per ogni esone troviamo un dominio) promuovendo fenomeni come l'exon shuffling
- fungono da riserva di nucleotidi (DNA junk)
- hanno funzione regolatoria grazie al processo di splicing alternativo
Qual è il vantagggio evolutivo di poter contare su un genoma modulato in domini?
Il vantaggio evolutivo di avere un genoma modulato in domini sta nel fatto che una volta creati questi domini essi possono essere riciclati tra i vari geni, combinandoli in maniera diversa tra di loro. Questo processo è detto exon shuffling e permette di arrivare a proteine con funzioni diverse.
Qual è il vantaggio funzionale di introni e splicing alternativo?
Il vantaggio funzionale di introni e splicing alternativo sta nel fatto che avere la possibilità di ottenere una proteina leggermente diversa da altre, a partire da modificazioni del trascritto primario è fondamentale per trovare la variante più efficace di essa.
Come si giustifica l'exon shuffling?
L'exon shuffling si giustifica per tre motivi principali:
- i domini si muovono all'interno del genoma in quanto ne troviamo di uguali in geni molto diversi fra loro (es LDL e EGF)
- all'interno della proteina sono ripetuti esoni, per conferire più forza alle capacità di un dominio, come se fossero duplicati
- presenza di "zone neutre", ovvero introni che separano gli esoni per garantire la loro indipendenza e zone di atterraggio per nuovi esoni
- gli esoni possono subire modificazioni successive, grazie alla presenza degli introni che li isolano
RICAPITOLANDO: perchè gli introni sono fondamentali?
Gli introni sono fondamentali perchè:
- separano e rendono indipendenti i domini
- contengono sequenza regolative come enhancers e silcensers
- permettono di avere una consistente riserva di nucleotidi (DNA junk)
- contengono RNA non codificanti
- autosplicing e splicing alternativo
- costituiscono zone di atterraggio per esoni proveniente da altri geni, che servono a modificare la proteina per cui codifica il gene
Cosa succede se un esone di un gene atterra su un altro esone nel fenomeno di exon shuffling?
L'esone su cui atterra viene modificato nella sua sequenza e questo comporta la perdita/alterazione di domini della proteina che possono comportare gravi rischi per la salute stessa.
IPOTESI DI EVOLUZIONE ANTICA DI INTRONI, IPOTESI DI EVOLUZIONE MODERNA
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