La regolazione dei geni

Una cellula utilizza solo una parte ridotta dei propri geni, più precisamente solo quelli che codificano la sintesi delle proteine di cui ha bisogno in quel momento.

Negli eucarioti pluricellulari, inoltre, i diversi tipi di cellule funzionano in modo differente, perché trascrivono solamente i geni che codificano le proteine necessarie alla loro funzione.

La cellula modula l'espressione dei propri geni attraverso meccanismi di regolazione, che si esplicano specialmente a livello della trascrizione del DNA in RNA. Tali meccanismi sono differenti nelle cellule procarioti e in quelle eucarioti e la loro comprensione è tuttora oggetto d'indagini.

La regolazione attivata dalle cellule eucarioti è ancora in gran parte sconosciuta, data l'assai maggiore complessità dei fattori in gioco.

La spiegazione del meccanismo di controllo dei geni nelle cellule procarioti si basa sul fatto che il DNA è spesso organizzato in "strutture", dette operoni, in cui i geni che svolgono funzioni affini (geni strutturali) sono situati l'uno vicino all'altro (v. fig. 8.1).

Un operone è formato da quattro parti:

• un gene regolatore che codifica una proteina, detto repressore;
• un promotore, una regione di DNA che viene riconosciuta dalla RNA-polimerasi e segna il punto di inizio della trascrizione ;
• un operatore, che dirige l'accesso della RNA-polimerasi al promotore per la trascrizione e al quale può legarsi il repressore (bloccando in tal modo la trascrizione);
• i geni strutturali.

Nei procarioti (batteri) il funzionamento dei geni è sotto il controllo di alcune sostanze presenti nell'ambiente circostante e che fungono da effettori.

Gli effettori positivi provocano l'induzione della trascrizione di alcuni geni, o insieme di geni, mentre quelli negativi ne provocano la repressione. Di conseguenza si verifica un aumento o una diminuzione della sintesi dei prodotti di tali geni.

Il compito dell'effettore è legarsi al repressore e modificarne la conformazione, così da alterarne la capacità di legarsi con l'operatore.

Se l'effettore è positivo, questa capacità diminuisce, il repressore non si lega con l'operatore, e la RNA-polimerasi non si blocca nella trascrizione del DNA. Se invece l'effettore è negativo, il repressore si lega all'operatore e la trascrizione da parte della RNA-polimerasi è bloccata.