*EXPRESIA GENIC

*Date generaledou procese corelate funcional: transcripia i translaia;necesit:un sistem de transfer al informaiei genetice din nucleul celulei n citoplasm;un cod genetic.

*Date generaleReplicareARNmTranscripieADNTranslaiePROTEINEExpresia genic este supus unui control riguros care regleaz:tipul de celul n care are loc sinteza proteinei,momentul, cantitatea si ritmul

*Date generaleTransfer general:ADN ADN = replicare;ADN ARNm = transcripieARNm proteine = translaie;Transfer special:ARN ARN - replicarea unor virusuri;ARN ADN (transcripia invers) celule infectate cu retrovirusuri.

*Date generaleTransferul informaiei ADN proteine :

transcripia formare ARN mesager precursor;formarea ARNm matur; transportul ARNm din nucleu la ribosomi;translaia sinteza proteine;procesarea post-translaional;

*Transcripia

Diferene ADN ARN

Formarea ARNm precursor

Maturarea ARNm

*TranscripiaDiferene ADN ARNcomponenta glucidic pentoza - este riboza, n loc de deoxiriboz;n ARN, timina din ADN este nlocuit de uracil, astfel cele patru baze azotate ale unei molecule de ARN sunt: adenina, guanina, citozina i uracilul;moleculele de ARN sunt monocatenare.

*ARN = polimer de ribonucleotide: [P R N]nARN ADN:riboz,uracil n loc de timin,micropolimer,monocatenar.ARN:codant = ARNmnecodant ( gene ARN) cu roluri multiple: - n translaie (ARNr i ARNt); - n reglare (ARNmi; ARNsi; ARNa); - n procesarea altor molecule ARNsn),- parazit (retrovirusuri; retrotranspozoni)

*TranscripiaMecanismul transcripieicopierea unui segment limitat din molecula de ADN. transcripia se face pe o singur caten a moleculei de ADN..catena transcris are ntotdeauna o polaritate 3' 5'. catena transcris = matri pentru ARNm (TA, GC, CG, AU). molecula de ARNm polaritate i secven nucleotidic identic cu catena de ADN netranscris. catena netranscris = caten sens, catena transcris = caten antisens.

*5'...ATGTTACGACGT... 3' catena "sens" 3'...TACAATGCTGCA... 5 catena "antisens" (transcris) Transcripie 5'...AUGUUACGACGU... 3'ARNm

*U.M.F IAIFORMAREA ARNm PRECURSORExpresia genic presupune mai nti decondensarea regiunii din ADN care conine gena / genele ce vor fi transcrise prin:acetilarea histonelor din nucleozomi ce reduce condensarea filamentului cu nucleozomi;repoziionarea nucleozomilor.Ambele mecanisme sunt implicate n REGLAREA expresiei genelor

*TranscripiaFormarea preARNmIniierea transcripiei - regiunea promotor a genei, prin fixarea factorilor proteici de transcripie. gene cu exprimare specific tisular fixare TBP (TATA-binding protein) n regiunea TATA a promotorului atragerea altor factori proteici complex ADN-proteine fixare ARN-polimeraz II la aproximativ 25 pb n aval de situsul TATA

*TranscripiaFormarea preARNmfixarea ARN-polimerazei II fixare ADN-helicaz scindare legturi de hidrogen.creterea catenei de ARNm n direcia 5 3 formare de legturi esterice ntre riboza i acidul fosforic. copiere exoni + introni transcript primar sau preARNm.n momentul n care ARNpol ntlnete situsul de terminare a transcripiei AATAAA (aval de ultimul exon) se semnaleaz clivarea 3 a transcriptului primar;ARNm precursor va fi secionat (de nite nucleaze) n dreptul situsului de poliadenilare la 18-20 pb n aval (zon bogat n pb GC)

*TranscripiaMaturarea preARNmn regiunea 5 a moleculei este adugat un rest de 7-metilguanin rezisten la aciunea ribonucleazelor din citoplasm;o ribonucleaz secioneaz preARNm la 11-30 de nucleotide n aval de situsul AAUAAA fixare poliA-polimeraza ataarea mai multor nucleotide cu adenin (50-250) "coad poliadenilic stabilizare preARNm n timpul transportului din nucleu n citoplasm

*TranscripiaMaturarea preARNmMatisaresecionarea capetelor intronilor + eliminarea intronilor racordarea exonilor;la nivelul spliceosomilor (organite citoplasmatice) - ribonucleoproteine mici de tipul snRNA fixare pe balizele dinucleotidice ale intronilor: GU i AG;Secionare enzimatic;Excludere introni;Racordare exoni.

*TRANSCRIPIA INVERSADN ARN transcripie invers

T. Invers = transcrierea unei molecule de ARN monocatenar ntr-o caten de ADNc, care va deveni apoi bicatenar (prin sinteza unei catene complementare).

Realizat de ctre transcriptaza invers / revers transcriptaz (H. Temin i D. Baltimore, Pr. Nobel, 1975).

Utilizat de: virusurile ARN; retrotransposoni, telomeraz precum i n tehnologiile ADN, pentru obinerea de geneU.M.F IAI

*Translaia

Aparatul de translaie

Codul genetic

Etapele translaiei

*Aparatul de translaieARNm matur

Ribosomii

ARN transfer

Proteine

Surse energetice

*Aparatul de translaieARNm matur2 zone netranslate laterale1 regiune central translat

*Aparatul de translaieRibosomi

(Palade, Pr. Nobel, 1974) = platformele de asamblare a AA n Pr;complexe macromoleculare (ARNr + proteine)asamblare la debutul translaieisubunitate mic (30S) + subunitate mare (50S) ribosom activ (70S):situs de fixare ARNm;situs aminoacilsitus peptidilsitus de ieire

*Aparatul de translaieARNt40 de tipuri, 80 de nucleotide, dou funcii: fixare specific aminoacidrecunoate codonul corespunztor aminoaciduluidou situsuri funcionale: aminoacil i anticodon

*Aparatul de translaie

proteineFactori reglatori:factori de iniiere specifici (IF initiation factor), factori de elongaie (EF elongation factor) factori de eliberare (RF release factor). Enzime:aminoacil-ARNt-sintetaze, peptidil transferaza translocaza ,

*Aparatul de translaie

Surse energetice

acidul adenozin-trifosforic (ATP)

acidul guanozin-trifosforic (GTP)

*Codul genetic

sistem de coresponden ntre o anumit succesiune de nucleotide din structura unei molecule de ARNm i un anumit aminoacid din structura peptidei sintetizat pe baza informaiei genetice a moleculei de ARNm

*Codul geneticProprieti: triplet;fr echivoc degenerat are o serie de codoni speciali:AUG;UAA, UAG, UGAlipsit de semne de punctuaie nesuperpozabil universal

*U.M.F IAICunoaterea codului genetic nelegerea mecanismelor mutaiilor

Substituia unui nucleotidAUG UGU AAA CCAMet cis lys pro MUTAIE SILENTIOAS(silent m.)MUTAIE CU SENS GRESIT(missens m.)MUTATIE NONSENS (nonsens m.)AUG UGC AAA CCAMet cis lys proAUG UGG AAA CCA Met trp lys proAUG UGA AAA CCA Met Stop ................ Inseria sau deleia unui nucleotidAUG UUU AAA GUU UCGMet Phe Lys Val SerMutaii frameshift(mutaii cu decalarea cadrului)AUG UUU GAA AGU UUC G MetPhe Glu Ser PheAUG UUU AA G UUU CGA Met Phe Lys Leu Arg

*Mecanismul translaieiIniiere aminoacil-ARNt-sintetaza + ATP activarea complexelor aminoacid-ARNt;fixarea complex metionil-ARNt la subunitatea mic a ribosomului (40S);deplasare spre captul 3 al ARNm codonul iniiator AUGataare subunitate mare ribosom (60S) situsuri funcionale: aminoacil, peptidil i de ieire

*Mecanismul translaieiElongaie fixarea n situsul peptidil, a complexului aminoacid2-ARNt;Peptidiltransferaza transfer metionin pe aminoacid2 formare dipeptid ataat la situsul peptidil;Translocaza deplasare ribosom activ trei nucleotide, n direcia 53:Dipeptid situs aminoacil;Situs peptidil liber fixare aminoacid3Repetare ciclu de elongaie

*Mecanismul translaieincheiere situs peptidil codon stop fixare factor de eliberare ;desprindere complexul peptidil-ARNt trecere n citoplasm dezasamblare eliberare peptid;Dezasamblare ribosom 40S + 60SDistrugere ARNm

*U.M.F IAIAMPLIFICAREA SINTEZEI DE PROTEINEO celul poate produce cantiti mari dintr-o anumit protein pe baza informaiei unei singure gene.Un plasmocit 2000 molecule identice de anticorpi pe secundExplicaiile amplificrii:Prin transcripie se pot produce copii multiple a unui ARNm;Fiecare ARNm poate fixa zeci de ribozomi copii multiple proteinAceste procese presupun o reciclare rapid a materialelor folosite: ARN, ribozomi, enzime etc

*Reglare expresie genicProces complex > niveluri de reglare:Reglare global:semnalizarea localizat dependent de poziia celulei, amprentarea genetic, recombinrile somatice competiia pentru activator/inhibitor Reglare transcripional;Reglare posttranscripional:Uniti transcripionale multigenice;Matisarea i poliadenilarea alternativ;Modificarea secvenei nucleotidice a ARNm; Reglare translaional Reglare posttranslaional:Modificri chimice posttranslaionale;Clivarea posttranslaional a peptidelor

*U.M.F IAIREGLAREA EXPRESIEI GENELORToate celulele corpului posed aceeai informaie genetic (rezult prin mitoze succesive din zigot). Expresia genelor este ns diferit, datorit unor mecanisme complexe de reglare a expresiei genice.Unele gene (constitutive) exprimate continuu, n toate tipurile celulare produc proteine permanent necesare metabolismului celular.Alte gene (autorizate) au o expresie limitat la anumite esuturi specifice difereniere celular.Expresia genelor autorizate s se exprime poate fi limitat temporal (stadii diferite ale dezvoltrii) i adaptat la stimulii extracelulari (ex).Multe alte gene sunt complet i permanent inactivate.

*U.M.F IAIREGLAREA PRE-TRASNCRIPIONAL(EPIGENETIC)A EXPRESIEI GENELORVizeaz expresia spaial a anumitor gene n anumite esuturi i tipuri celulare:selecia unor gene n celulele embrionare nedifereniate imeninerea expresiei lor la celulele descendente (difereniate).

Se realizeaz prin modificarea configuraiei cromatinei (despiralizare) care permite accesul ARN pol + factorilor de transcripie la promotorul genelor transcripie.

*U.M.F IAIModificrile conformaiei cromatinei NU intereseaz secvena de nucleotide (informaia genetic) i se numesc modificri epigenetice:Acetilarea histonelor decondensarea cromatinei expresie genic;Dezacetilarea histonelor condensarea cromatinei represie genic;Metilarea ADN condensarea cromatinei represie genic; ex.Amprentarea genomic una din genele alele de pe o pereche de cromozomi omologi este represatInactivarea unui cromozom X

*U.M.F IAIREGLAREA TRASNCRIPIONALA EXPRESIEI GENELORVizeaz reglarea activitii ARN polimerazei II (transcriptaza).

Se realizeaz prin interaciunea unor FACTORI DE TRANSCRIPIE cu anumite SECVENE ALE PROMOTORULUI determin transcripia anumitor gene n anumite esuturi, ntr-un anumit moment i cu o anumit intensitate.

*U.M.F IAIREGLAREA POST-TRASNCRIPIONALA EXPRESIEI GENELORVizeaz moleculele de ARN sintetizate prin transcripie.Mai multe mecanisme din care importante sunt:Matisarea alternativ o gen produce mai multe molecule de ARNm diferite (prin selecia exonilor) mai multe proteine diferite; de ex, calcitonina i neuropeptidul nrudit cu calcitonina (v. cursul precedent);Interferena ARN (RNAi) A. Fire i C.Mello Pr. Nobel 2006

*U.M.F IAIINTERFERENA ARNARNi mecanismul prin care se inhib expresia genic cu ajutorul unor molecule mici de ARN complementar intei:Genomul ARN al unor virusuri (HIV, polio, hepatita C etc) sau ARNm produs de genele viraleGene din genomul ADN al celulei.Rolul cheie n acest proces l au:ARNsi (small interfering RNA) acioneaz n citoplasm unde recunosc i cliveaz enzimatic moleculele de ARN int (virale);ARNmi (microRNAs) produs prin transcripia unor gene ADN reglatorii acioneaz n nucleu i prin metilare blocheaz transcripia altor gene (n special n procesul de difereniere celular)

*U.M.F IAIMODIFICRILE POST-TRANSLAIONALE ALE PROTEINELORDetermin funcia proteinelorDup sintez se produc:Configuraia spaial, tridimensional specific;Modificri reversibile: fosforilarea serinei sau acetilarea lyzinei;Modificri permanente:Structurale: puni disulfidice; clivare enzimatic a unui precursor inactiv (pro-hormon; pro-ferment);Adiia unor grupri funcionale; ex., glicozilare, adugare de lipide etcAdugarea altor proteine

*U.M.F IAIREGLAREA EXPRESIEI GENICE: CONCLUZIIProces foarte complex care se realizeaza in fiecare etapa a fluxului informational: ADNARNmPROTEINARegleaza expresia anumitor gene in anumite tesuturi;Genele autorizate se exprima in anumite momente ale dezvoltarii si in anumite etape ale ciclului celular , cu o anumita intensitate, determinata de stimulii extracelulari

**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie**Fenomenul de polialelie trebuie neles la nivel populaional: un individ posed numai una din alele prezente n populaie