Come descrivere la TATA box
Chiamata anche Goldberg-Hogness box, si tratta di una sequenza di DNA che si trova nella regione del promotore dei geni sia degli organismi eucarioti che procarioti. Possiamo dire perciò che si tratta di una regione molto conservata e di importanza notevole dato il suo ruolo, che vedremo successivamente.
Come suggerisce il nome si tratta di una sequenza di coppie di basi azotate secondo l’impostazione timina(T)- adenina(A). La prima è una pirimidina e quindi ha un singolo anello benzenico, la seconda appartiene al gruppo delle purine e ne ha due.
La struttura del promotore negli eucarioti
Visto che abbiamo menzionato che la TATA box si trova in questa regione meglio descriverne la struttura per intero. Iniziamo con il dire che si tratta della porzione di DNA dove si lega l’enzima RNA polimerasi per dare inizio alla trascrizione di un gene. Si trova in genere a monte del punto la polimerasi inizia a trascrivere e ci sono proteine dette fattori di trascrizione in grado di riconoscerlo e legarvisi.
Tra le sequenze nucleotidiche più comuni presenti nel promotore, oltre quella già nominata, ne troviamo altre due. Una è il CAAT box, posizionata circa a 75-80 nucleotidi dall’inizio della sequenza codificante del gene. In realtà spesso la si indica anche CCAAT box in quanto i nucleotidi che presenta sono questi, ma la si abbrevia per comodità di CAAT box.
La TATA box è la più vicina delle tre sequenza al punto di inizio della trascrizione, appena 25 nucleotidi più a monte. Il terzo e ultimo elemento comune nei promotori dei geni eucariotici è il GC box, composto da basi disposte secondo l’alternanza guanina (G)-citosina (C). Di solito la si rappresenta con la sequenza GGGCGG. In genere si trova anche a 100-150 basi prima della regione trascritta dalla RNA polimerasi.
Dobbiamo precisare che negli eucarioti abbiamo però tre tipologie principali di questo enzima, ovvero RNA polimerasi I, II e III. Il primo di questi enzimi trascrive gli RNA ribosomiali (rRNA), il secondo gli mRNA che servono per sintetizzare le proteine e l’ultimo i tRNA e l’rRNA 5S, il più piccolo.
Le caratteristiche principali della TATA box
Tra le tre sequenze esaminate rimane quella di maggiore interesse in quanto si trova soprattutto nei promotori di geni che possiamo definire “specializzati”. Per essere più precisi sono quelli che codificano per proteine prodotte solo da alcune cellule, per esempio quelle del tessuto muscolare o connettivo. I geni housekeeping invece, che sono espressi in tutte le cellule dell’organismo, hanno generalmente la GC box.
Alcuni promotori hanno bisogno della presenza della TATA box per risultare funzionali e permettere perciò l’inizio della trascrizione. Tuttavia il fatto che ci sia o meno non ha ruolo a livello dell’efficienza di questo processo. In particolare l’enzima che ha bisogno di questa sequenza è la RNA polimerasi II. Uno dei fattori di trascrizione che forma il complesso di inizio di questo enzima infatti è TFIID, che possiede la subunità TBP.
L’acronimo TBP sta per TATA-Binding-Protein, ovvero è una proteina che lega la sequenza nucleotidica che stiamo esaminando. Per farlo forma con i nucleotidi A e T dei legami idrogeno. La stessa proteina ha però un ruolo anche nella denaturazione del DNA, ovvero nella separazione dei due filamenti della doppia elica.
Il controllo della trascrizione
Il fattore TFIIF compone il complesso di trascrizione, ma prima che l’enzima cominci si associano anche TFIIE e TFIIH. Quest’ultimo fattore prevede nella sua struttura una proteina con attività chinasica che fosforila delle sequenze all’interno di una subunità della RNA polimerasi II. La fosforilazione permette all’enzima di procedere lungo il filamento di DNA e costruire l’mRNA.
La molecola TFIID non comprende solo TBP per legare la TATA box ma anche diversi TAF (TBP-associated factors). Sono tredici in tutto e li si identifica con le sigle da TAF1 a TAF13. Sei di questi però sono presenti nella struttura di TFIID in duplice copia.
Come già detto la sequenza di T e A non rende più o meno efficiente la trascrizione, perché questo è compito di proteine chiamate co-attivatori o co-repressori. Possono infatti aumentarla (i primi) o ridurla (i secondi) tramite interazione proteina-proteina e quindi senza associarsi alla sequenza di DNA.
La variabilità della TATA box
Per quanto la si consideri come una sequenza uniforme in realtà anche questa piccola regione di DNA esibisce un certo numero di varianti. Non si tratta di differenze che si presentano casualmente ma forme evolutivamente conservate fra i diversi tessuti degli organismi. Ciò significa che in un tessuto particolare ci sarà preponderanza di una variante specifica di questa sequenza interna al promotore.
Oltre a questi processi cellulari che possiamo considerare standard ci sono altre sequenze che invece si trovano nei geni che regolano lo sviluppo dell’embrione. Per la precisione parliamo della fase dell’embriogenesi, dove l’espressione temporale e spaziale di determinati geni è fondamentale perché il feto cresca sviluppando nel modo corretto tutte le strutture corporee.
I possibili effetti delle mutazioni
Per capire meglio gli effetti che questo può avere basta pensare alla talassemia o anemia mediterranea. Questa compare infatti a seguito di una o più mutazioni all’interno della TATA box del promotore del gene per la beta-globina.
