La regolazione genica negli eucarioti

Le differenze fenotipiche che distinguono i vari tipi di cellule negli eucarioti superiori sono dovute in gran parte a differenze dell'espressione di geni che codificano per proteine, cioè quelli trascritti dalla RNA polimerasi II. In linea di principio, l'espressione di questi geni potrebbe essere regolata a livello di parecchi stadi e si possono distinguere almeno cinque punti potenziali di controllo, che formano la serie: 1) attivazione della struttura del gene, 2) inizio della trascrizione, 3) modificazione del trascritto, 4) trasporto nel citoplasma e 5) traduzione dell'mRNA. L'espressione genica negli eucarioti è controllata in gran parte a livello dell'inizio della trascrizione. Per la maggior parte dei geni, questo è il punto principale di controllo della loro espressione e comporta cambiamenti della struttura della cromatina, quindi dei nucleosomi, a livello del promotore, che permettono l'attacco dell'apparato basale di trascrizione (compresa la RNA polimerasi II) al promotore. Come nei batteri, i fattori regolativi che controllano un dato gene si legano a corte sequenze specifiche, ma negli eucarioti questi siti di legame sono molto più numerosi e posizionati anche molto distalmente dal punto di inizio della trascrizione. La zona del genoma dove l'apparato trascrizionale si lega viene indicata con il nome di promotore, mentre i siti di legame specifici sono i siti di legame regolativi. L'intero tratto di DNA dove risiedono i vari siti regolativi è indicato come sequenza regolativa. L'espansione di questa sequenza regolativa è sorprendentemente ampia negli organismi multicellulari, quindi inclusi i mammiferi. Infatti, in questi organismi, le sequenze regolative possono essere localizzate a distanza di migliaia di nucleotidi dal promotore, sia a monte che a valle, e possono essere formate da decine di siti, spesso raggruppati in una categoria di regolatori chiamati enhancer (amplificatori). Quest'ultimi legano i regolatori responsabili dell'attivazione di un gene in un determinato momento e nelle cellule appropriate. Enhancer diversi legano differenti gruppi di regolatori e controllano lo stesso gene a seconda dei segnali che arrivano agli stessi regolatori. Comunque, fra gli enhancer ed il gene regolato ci possono essere altri geni la cui espressione non viene influenzata da quell'enhancer. Inoltre, esistono altre sequenze regolative chiamate insulator (isolatori) che si interpongono fra gli enhancer ed il promotore, bloccando l'attivazione dei promotori da parte dei fattori legati agli enhancer.