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Cosa mostra il filmato
Poiché la sintesi delle proteine è complessa e richiede molta energia, la cellula le produce soltanto quando sono necessarie. Il modo migliore per ottimizzare questa produzione è regolare lo stadio iniziale, cioè la trascrizione. Un meccanismo di regolazione ben conosciuto (a seguito di numerosi studi) appartiene al batterio Escherichia coli, un normale abitante del nostro intestino. Questo microrganismo si nutre di lattosio, un disaccaride di glucosio e galattosio, ma non sempre questo composto organico è presente nel suo ambiente. Il batterio quindi deve poter regolare a seconda delle sue esigenze la produzione della beta-galattosidasi, l’enzima che gli consente di metabolizzare il lattosio. Sul DNA, oltre alla sequenza di aminoacidi della proteina enzimatica beta-galattosidasi, è codificato anche il meccanismo di regolazione. Questo gruppo di geni contigui, strettamente correlati tra loro, costituisce il cosiddetto operone del lattosio (raffigurato nel filmato come sequenza dei segmenti giallo, rosso e azzurro di DNA). Il segmento giallo di DNA rappresenta il promotore, una sequenza di nucleotidi presente in tutti i geni, che serve come partenza per la RNA polimerasi. L’attività di trascrizione del gruppo di geni che si vedono sulla destra (detti geni strutturali) è controllata dall’operatore, una sequenza posta tra il promotore e i geni per l’utilizzo del lattosio. In assenza di lattosio, all’operatore si lega una proteina detta repressore (questa situazione è riconoscibile nel fotogramma finale del filmato). Il repressore è una molecola, generalmente piccola, prodotta da un gene regolatore (che non fa parte dell'operone). Quando non è presente lattosio, E. coli non produce beta-galattosidasi: la RNA polimerasi infatti non può legarsi al promotore, perché la molecola di repressore legata all'operatore glielo impedisce. La trascrizione allora non può avvenire, e in questo modo si risparmia la sintesi di un enzima inutile. Se invece nell’ambiente è presente il lattosio, esso si lega al repressore e lo inattiva; ora il repressore non può più legarsi all’operatore, e la RNA polimerasi può attaccarsi al promotore e trascrivere l'RNA messaggero. Attraverso l’interazione con il repressore, l'operatore quindi regola la produzione dell'enzima beta-galattosidasi in funzione delle condizioni ambientali, funzionando in pratica come un interruttore del DNA. |