Regolazione trascrizionale della biogenesi dei ribosomi in Saccharomyces cerevisiae: geni per snoRNA e geni “ribi”

Abstract

La biogenesi dei ribosomi è un processo essenziale per tutti gli organismi viventi ma allo stesso tempo è anche uno dei più energeticamente dispendiosi per le cellule. Per questo è fondamentale che la sintesi dei ribosomi sia regolata e coordinata in accordo con le esigenze cellulari, gli stimoli intra- ed extracellulari e il principio generale di risparmio energetico. In lievito, il controllo della sintesi avviene per lo più a livello trascrizionale, attraverso l’intervento di numerosi elementi cis- e trans- regolativi che permettono la fine modulazione dell’espressione di tutti i geni coinvolti. Mentre la trascrizione dei geni per l’rRNA e le proteine ribosomiali è stata studiata in modo approfondito, poco si sa della regolazione trascrizionale degli altri geni coinvolti in questo processo: i geni "ribi", codificanti per le proteine che partecipano alla biogenesi ma che non fanno parte dei ribosomi maturi, e i geni per snoRNA. In questo lavoro, lo studio dei promotori dei geni ribi in S.cerevisiae ci ha permesso di identificare ulteriori elementi cis- e trans-regolativi rispetto a quelli già noti in letteratura, coinvolti nella regolazione della loro trascrizione. In particolare, abbiamo dimostrato che almeno il 50% dei promotori dei geni dell’ ”RRB regulon” contiene siti di legame per i fattori generali di regolazione (GRFs) Abf1, Reb1, Rap1 e Tbf1 e risulta associato a queste proteine in vivo, come mostrato da studi di localizzazione su scala genomica (ChIP-seq). Lo studio di mutanti genomici nei promotori di alcuni di questi geni ci ha consentito di dimostrare che, nei casi considerati, la presenza di un sito di legame intatto e la conseguente associazione del corrispondente GRF sono necessarie per la piena espressione genica. L’analisi delle regioni a monte dei geni per snoRNA indipendenti in S. cerevisiae ci ha portati a definire l’architettura tipica di questi promotori: essi risultano caratterizzati dalla presenza di una TATA box, un tratto poli(dA:dT), un sito di legame per Reb1 e un sito di legame per Tbf1. Quest’ultimo, il secondo elemento più frequente dopo la TATA box, delimita l’estremità 5’ della regione libera da nucleosomi presente a monte di questi geni. Esperimenti di mutagenesi del promotore condotti su alcuni geni per snoRNA dimostrano che gli elementi conservati trovati sono richiesti per un’efficiente espressione del gene e indicano che Tbf1, sebbene non necessario per la trascrizione basale, è essenziale per la fine regolazione dei livelli di espressione.