Terminazione della trascrizione - biologia molecolare

Scritto da Fabrizio Crisafulli.
Pubblicato il 21-06-2015 Revisionato il 21-06-2015
Fabrizio Crisafulli

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

Tavola dei contenuti: Replicazioni rho-indipendenti - Terminazioni rho-dipendenti

La terminazione della trascrizione batterica è un evento indispensabile per la corretta trascrizione, giacché la trascrizione di un frammento di DNA, che solitamente rappresenta un gene, inizia grazie a una specifica sequenza di basi che prende il nome di promotore e deve necessariamente finire in modo ben definito. Il fine ultimo della traduzione è quello di formare segmenti di RNA corrispondenti a specifici geni espressi e, successivamente, rendere possibile la formazione di materiale proteico, ribosomale oppure di altri tipi di RNA.

Per questo motivo, se esiste un promotore deve esistere anche un terminatore che possa indicare all'RNA polimerasi dove fermare l'assemblaggio di RNA. In effetti, il terminatore esiste nella catena di DNA ma opera in maniera leggermente differente rispetto a quanto osservabile nel complesso fattore sigma-promotore.

Esistono, a tal proposito, due tipi di possibile terminazione:

Replicazioni rho-indipendenti

Le terminazioni rho-indipendenti o terminazioni intrinseche non hanno bisogno di alcuna struttura per interrompere la trascrizione. Il DNA contiene al proprio interno delle sequenze che istruiscono l'RNA polimerasi a fermarsi; questi segmenti d'informazione genica hanno la particolarità di essere specularmente uguali. Ad esempio, questa sequenza di DNA e il suo trascritto rappresenta un esempio di terminazione intrinseca:

AGTGTTAGTAACACT (DNA)
(trascrizione)
UCACAAUCAUUGUGA (RNA)

Rispetto alla G del DNA e alla C dell'RNA (ambedue evidenziate nella sequenza di sopra), le due catene, se lette dalla base marcata verso sinistra o dalla base marcata verso destra sono complementari. Questo vuol dire che, mentre la RNA polimerasi sintetizza l'RNA, questa molecola si può “auto-appaiare”, formando una forcina caratteristica. La forcina pare bloccare la terminazione e, di conseguenza, sembra poter coadiuvare il rilascio dell'RNA già trascritto.

Struttura della forcina
Struttura a forcina dell'RNA

Le sequenze di terminazione intrinseche possiedono due caratteristiche oltre a quella appena menzionata della specularità. In esse rilevano un consistente numero di basi appaiate G-C vicino alla forcina ed un numero elevato di U affiancate.

Terminazioni rho-dipendenti

La proteina rho è, strutturalmente, un esamero di circa 275KDa. Possiede una caratteristica attività ATP-asica nel senso che può idrolizzare l'ATP per ricavare energia ed è coinvolta nella cosiddette terminazione rho-dipendenti.

La possibilità d'idrolizzare il nucleotide trifosfato appariva una particolarità insolita per una proteina che, in origine, sembrava dover bloccare la traduzione per semplice ingombro sterico, in altre parole per interposizione tra la RNA polimerasi e la catena di DNA letta. In realtà la proteina rho riconosce una specifica sequenza nell'RNA trascritto e - grazie alla presenza di questo gruppo di basi - si lega a essa e prosegue in direzione opposta rispetto alla direzione di sintesi della molecola di mRNA. In altre parole, la proteina rho, una volta riconosciuta la sequenza tipica, si lega all'RNA ed “insegue” la catena lungo il verso della propria sintesi fino a giungere alla RNA-polimerasi.

Terminazione rho dipendente
Terminazione rho dipendente.

Dopo aver incrociato il complesso della RNA polimerasi, che è formato dall'enzima e dall'ibrido DNA-RNA, la proteina rho mette in atto la propria attività elicasica e coadiuva il distacco dell'mRNA che, di conseguenza, si ritrova libero nel citoplasma.

Fattori di termine della trascrizione

La terminazione della trascrizione è molto complessa. L'RNA polimerasi riconosce da sola il terminatore grazie alla presenza di numerose strutture? Una vasta classe di proteine, siglate con il termine nus (da n utilization substance), serve da coadiuvante della terminazione. Le proteine nus rendono più facile il distacco della RNA-polimerasi e lo scioglimento della bolla di trascrizione.

Funzione delle proteine nus

Proteina

Funzione

Nus A

Necessaria per la terminazione intrinseca (a forcina)

Nus B

Necessaria per la terminazione intrinseca e rho dipendente.

Nus G

Nus S10

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