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Il mistero della TATA box: come innesca la magia della trascrizione genetica?
In biologia molecolare, la TATA box, nota anche come Goldberg-Hogness box, è una sequenza di DNA situata nella regione centrale del promotore dei geni negli archea e negli eucarioti. È considerata una sequenza di DNA non codificante e sembra agire come elemento regolatore. Il nome deriva dalla presenza ripetuta di adenilato (A) e timidina (T) nella sua sequenza consenso. La scoperta della TATA box è legata alle ricerche condotte da David Hogness e Michael Goldberg negli anni '80, che per primi individuarono questa struttura analizzando la sequenza del genoma del topo. Da quando è stato identificato per la prima volta come componente dei promotori eucariotici nel 1978, il TATA box ha svolto un ruolo fondamentale nella trascrizione genica.
L'inizio della trascrizione avviene solitamente nella TATA box, il che rende la TATA box un collegamento importante nel meccanismo di trascrizione.
La trascrizione genica da parte dell'RNA polimerasi II dipende da un promotore centrale regolato da elementi regolatori a lungo raggio come potenziatori e silenziatori. Senza un'adeguata regolazione trascrizionale, gli organismi eucarioti non possono rispondere in modo appropriato al loro ambiente. A seconda della sequenza e del meccanismo di inizio del TATA box, mutazioni come inserzioni, delezioni e mutazioni puntiformi possono portare a cambiamenti fenotipici o addirittura causare malattie. Le malattie associate alle mutazioni del TATA box includono il cancro gastrico, l'atassia spinale cerebellare, la malattia di Huntington, la cecità e la β-talassemia.
Storia
Scopri
La TATA box fu identificata per la prima volta nel 1978 dal biochimico americano David Hogness, che scoprì la sequenza insieme allo studente laureato Michael Goldberg durante la loro ricerca presso l'Università di Basilea in Svizzera. Il team di ricerca ha analizzato principalmente le sequenze dei promotori dei geni del moscerino della frutta, dei mammiferi e dei virus. La TATA box si trova nei geni che codificano le proteine trascritti dalla RNA polimerasi II.
Storia evolutiva
La maggior parte degli studi sulla TATA box si è concentrata sui genomi del lievito, degli esseri umani e dei moscerini della frutta, ma elementi simili sono stati trovati anche negli archea e negli antichi eucarioti. Nelle specie archeali, i loro promotori contengono una sequenza ricca di AT situata circa 24 coppie di basi a monte del sito di inizio della trascrizione. Questa sequenza, originariamente chiamata Box A, è ora nota per interagire con gli omologhi della proteina archeale legante TATA (TBP).
Caratteristiche
Posizione
La TATA box si trova in una posizione specifica nella sequenza del promotore e la sua posizione di base varia a seconda degli organismi. Negli eucarioti, la TATA box si trova circa 25-30 coppie di basi a monte del sito di inizio della trascrizione, mentre nel lievito può variare tra 40 e 100 coppie di basi a monte del sito di inizio della trascrizione. Studi recenti hanno dimostrato che il 40% dei geni che codificano il citoscheletro di actina e l'apparato contrattile contengono una TATA box nei loro promotori principali.
Funzione
La TATA box svolge un ruolo insostituibile nel processo di trascrizione. È il sito principale per la formazione del complesso di preinizio, il primo passaggio nell'avvio della trascrizione negli eucarioti. La trascrizione inizia quando il fattore di trascrizione multi-subunità II D (TFIID) si lega alla casella TATA. La proteina legante TATA (TBP) lega le biomacromolecole attraverso il suo segmento β antiparallelo, piegando così il DNA e provocandone lo svolgimento.
Il legame della TBP alla TATA box può promuovere il legame di altri fattori di trascrizione e dell'RNA polimerasi II, in modo da avviare efficacemente la trascrizione.
In specifici tipi di cellule o in specifici promotori, la TBP può essere sostituita da diversi fattori correlati alla TBP. L'interazione di questi fattori con la TATA box influenza la trascrizione genica. Inoltre, gli elementi regolatori a lungo raggio, come gli enhancer, possono aumentare l'attività del promotore, mentre i silencer possono reprimerla.
Mutazione
Le mutazioni nella TATA box possono variare da delezioni o inserzioni a mutazioni puntiformi, con effetti che variano a seconda del gene mutato. Queste mutazioni altererebbero la capacità di legame della TBP e quindi influenzerebbero il fenotipo.
Significato clinicoTecnologia
Molti studi vengono condotti in vitro, e questi possono fornire solo previsioni e non informazioni sul comportamento cellulare in tempo reale. Tuttavia, studi recenti hanno rilevato un'attività di legame TATA in vivo, fondamentale per comprendere il ruolo del TATA box.
Terapia del cancroMentre gli scienziati cercano obiettivi molecolari specifici per il cancro, il motivo di legame TATA è diventato un obiettivo centrale. Ad esempio, alcuni farmaci possono colpire specificamente il complesso DNA-TBP, riducendo così l'inizio della trascrizione, il che fornisce nuove idee per il trattamento del cancro.
In questo ricco mondo della trascrizione genetica, il ruolo della TATA box non può senza dubbio essere ignorato. In che modo regola con precisione l'espressione genica e promuove l'adattamento degli organismi all'ambiente?
