Funzione, struttura e
replicazione del DNA
Frederick Griffith (1928) – “principio trasformante”
Oswal Avery, Colin MacLeod, Maclyn MacCarty (1944)
Il “principio trasformante” è il DNA
Alfred Hershey
Marta Chase
(1952)
35S
marcatore delle proteine
32P marcatore del DNA
La replicazione del fago
all’interno del batterio è
associata alla frazione
contenente 32P, ovvero al
DNA.
Il DNA (Acido DesossiriboNucleico) è costituito da nucleotidi
(base azotata + zucchero + fosfato)
La regola di Chargaff:
la quantità di A è uguale alla quantità di T
la quantità di G è uguale alla quantità di C
la quantità di G+A è uguale alla quantità di C+T
James D. Watson and Francis Crick
Rosalind Franklin
Rosalind Franklin 1952
Struttura errata a tripla elica proposta da Pauling nel 1952
Accoppiamento di basi proposto da Watson e Crick
A-T
G-C
Elementi chiave della struttura del DNA
• Elica a doppio filamento con diametro
uniforme
• Elica destrorsa
• I due filamenti sono antiparalleli
• Le basi sono all’interno dell’elica,
perpendicolari all’asse dell’elica e
formano coppie di basi complementari
Accoppiamenti complementari delle basi del DNA
• L’adenina si lega alla timina con 2
legami idrogeno.
• La citosina si lega alla guanina con 3
legami idrogeno.
• Ogni coppia di basi è costituita da una
purina e una pirimidina.
Watson, Crick, and Wilkins were awarded the 1962 Nobel Prize in Physiology or Medicine
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance
for information transfer in living material”.
“It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated
immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic
material.”
La sintesi di un filamento
di DNA richiede un innesco ad
RNA ed avviene sempre in
direzione 5’->3’
I due filamenti figli si
formano in modo diverso:
continuo (“veloce”)
discontinuo (“lento”)
La sintesi del filamento “lento”
richiede l’intervento di un altra
DNA polimerasi e di una DNA
ligasi
Accorciamento dei telomeri e telomerasi
Telomeri nell’uomo: TTAGGG * 2500
Sistemi di correzione e riparo del DNA
Correzione di bozze (“proofreading”) – durante la replicazione la
DNA polimerasi può eliminare una base incorretta attraverso l’attività
3’-5’ fosfodiesterasica
Riparo dei misappaiamenti – le coppie di basi non corrette sul
filamento nuovo vengono riparate da un complesso proteico che
segue la polimerasi in duplicazione. La metilazione del DNA
consente di distinguere il filamento vecchio dal nuovo.
Riparo per escissione – le basi modificate da agenti chimici
successivamente alla replicazione del DNA vengono riconosciute e
riparate.
Meccanismi di correzione e riparo nel DNA
CH3
Reazione a catena della polimerasi (PCR)
Taq polimerasi da
Thermus acquaticus
Sanger.
1975
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CCGG…
Pyrosequencing