Nei batteri, come del resto in tutte le cellule viventi, il processo di trascrizione avviene sintetizzando una molecola di mRNA partendo da un filamento di DNA. Nei procarioti questo processo che porta alla sintesi di una proteina, può avvenire in tre momenti diversi. C’è bisogno di particolari proteine dette fattori di regolazione della trascrizione che legandosi in prossimità del promotore possono agire, in modo negativo fungendo da repressori o in modo positivo con la funzione di attivatori.
Nel processo e controllo della trascrizione intervengono molecole dette effettrici che si possono legare ai fattori di regolazione genica e impedire l’inizio della trascrizione.
Anche se poche vi sono proteine che sono indispensabili per tutta la vita quindi non hanno bisogno di un controllo particolare, perchè sempre attivi e sono detti geni costruttivi.
Consideriamo l’esempio di E.Coli dove i geni strutturali che codificano per gli enzimi che digeriscono il lattosio, si trovano vicini perchè il loro DNA viene trascritto in una interrotta molecola di mRNA. I tre geni hanno anche lo stesso promotore cioè la la stessa sequenza di DNA che si lega all’ RNA polimerasi, inoltre tra il promotore e i geni c’è l’operatore e cioè un piccolo segmento di DNA capace di legarsi a una proteina regolatrice detta repressore. Quest’ultima se si lega all’operatore non permette la trascrizione.
Tutta l’intera unità che controlla la trascrizione è detta operone che comprende un operatore, un promotore e due o più geni strutturali.
Quindi per esempio nell’operone lac nell’E.Coli il repressore blocca in maniera fissa l’operatore e viene rimosso solo se riceve un segnale esterno da una molecola chiamata induttore. In altri casi il repressore può legarsi all’operatore solo in presenza di una molecola chiamata corepressore.
Un esempio di corepressore è l‘amminoacido triptofano che se presente nel terreno di coltura, attiva il repressore dell’operone triptofano che si legherà all’operatore bloccandola sintesi degli enzimi non utili.
Invece l’operone lac attiva la trascrizione dopo la comparsa di un induttore. Quindi la proteina repressore presenta due siti di legame, uno per l’operatore e l’altro per l’induttore. Gli induttori sono le molecole di lattosio. Il legame con l’induttore modifica la forma della proteina repressore che non può più legarsi all’operatore, quindi l’RNA polimerasi potrà legarsi solo al promotore e dare inizio alla trascrizione e quindi si otterranno a fine processo le proteine necessarie al metabolismo del lattosio. Quando la concentrazione del lattosio si abbassa le molecole di induttore si separano dal repressore che riacquista la sua forma originaria, bloccando la trascrizione dell’operone lac.
Visto che la presenza del lattosio regola la formazione del legame con l’operatore e con il repressore, quindi l’operone lac è un sistema inducibile.
Quindi in assenza dell’induttore, l’operone è inattivo:
il controllo viene esercitato da una proteina che disattiva l’operone;
l’aggiunta dell’induttore trasforma il repressore e attiva l’operone.
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