trascrizione

trascrizione

La prima fase del processo di espressione genica (la seconda è la traduzione), durante la quale l’informazione contenuta nel DNA viene trasferita su molecole di RNA.

Il processo

Nella t. l’informazione codificata nella sequenza del DNA contenuta nei geni viene trasferita su molecole di RNA a singolo filamento. Durante la t., ogni gene può dare origine a migliaia di molecole di RNA. Nel caso dei geni che codificano proteine, le molecole di RNA prodotte, direttamente o a seguito di un processo di maturazione, fungono da RNA messaggeri, associandosi ai ribosomi nel processo di traduzione per dare luogo alle catene polipeptidiche. Nel caso dei geni che codificano RNA strutturali, invece, le molecole trascritte, dopo un processo di maturazione, assumono la struttura tridimensionale richiesta dalla loro funzione (per es., tRNA, rRNA, snRNA, ecc.).

Le RNA-polimerasi

La t., che per le cellule eucariotiche avviene nel nucleo, viene effettuata da un enzima chiamato RNApolimerasi DNA-dipendente o semplicemente RNA-polimerasi. Questa attività enzimatica fu scoperta grazie alle analisi condotte da almeno tre gruppi di ricerca nel biennio 1959-1961. La RNA-polimerasi è in grado di associarsi alla doppia elica di DNA e di copiare uno dei due filamenti (filamento stampo) senza richiedere un innesco, come invece nel caso delle DNApolimerasi. La prima RNA-polimerasi a essere caratterizzata dal punto di vista biochimico e del meccanismo di azione fu la RNA-polimerasi del batterio Escherichia coli. Nel caso del batterio, un’unica RNA-polimerasi, cambiando a seconda dei casi una delle sue subunità, trascrive tutti i geni. Nelle cellule eucariotiche esistono invece tre diverse forme di RNA-polimerasi, isolate e studiate a partire dagli anni Ottanta del secolo scorso. Esse trascrivono classi di RNA diverse: la RNA-polimerasi I trascrive gli RNA ribosomiali maggiori, la RNA-polimerasi II tutti gli RNA messaggeri e alcuni piccoli RNA strutturali, mentre la RNA-polimerasi III i tRNA, l’RNA ribosomiale 5S e altre piccole specie di RNA.

La regolazione della trascrizione

La t. è un processo finemente regolato in tutte le cellule. Il concetto di regolazione trascrizionale è stato elaborato già negli anni Sessanta per opera soprattutto di F. Jacob e J. Monod. La RNA-polimerasi batterica è autosufficiente nel riconoscere le sequenze regolative (promotori) presenti sul DNA, che fissano il sito di inizio della t. e l’efficienza di base del processo per i vari geni. Le RNA-polimerasi eucariotiche hanno invece bisogno di una serie di altre proteine (dette fattori di t. basali) per questo primo livello di regolazione. Il livello di t. basale viene poi modificato per adeguarsi alle condizioni di crescita, ai segnali extracellulari e alle fasi del differenziamento cellulare, grazie all’azione di altre proteine, dette fattori di t. regolativi. Soprattutto negli organismi eucarioti la rete dei fattori regolativi è molto complessa e lo studio della regolazione trascrizionale è ormai diventato una delle branche più sviluppate della biologia molecolare.