Il meccanismo di replicazione del DNA
Se vi è un filamento di DNA, un enzima, la DNA polimerasi, è in
grado di aggiungere un nucleotide alla volta allungando una catena
polinucleotidica e utilizzando il filamento esistente come stampo
I nucleotidi vengono
sempre
aggiunti
all’estremità 3’, quella
in
cui
l’ultimo
desossiribosio
del
filamento di DNA
presenta un gruppo –
OH libero
Fin tanto che i due filamenti sono strettamente associati tuttavia la DNA
polimerasi, non può agire
C’è un altro enzima che si chiama Elicasi e che (come suggerisce il
nome) riesce a rompere i legami idrogeno tra le basi azotate e separare le
due eliche per un tratto (richiede energia sotto forma di ATP)
Si forma così un struttura
chiamata
forcella
di
replicazione.
All’interno
della forcella l’aggiunta di
basi avviene in direzione
opposta sui due filamenti
Data la lunghezza del DNA, negli eucarioti si formano diverse forcelle
contemporaneamente. Queste forcelle non sono statiche ma simuovono
lungo il filamento aprendosi in avanti e chiudendosi dietro
Il DNA quindi non viene replicato come una cerniera che si apre, ma piuttosto
come una cerniera che si sia rotta e aperta in vari punti della sua lunghezza
Dentro ciascuna forcella entrambi i filamenti vengono sintetizzati anche se
in modo diverso.
Uno dei due filamenti viene sintetizzato in modo
continuo man mano che la forcella avanza
L’altro viene sintetizzato a pezzi che
devono essere poi ricuciti
Meccanismi di riparazione del DNA
La DNA polimerasi compie diversi errori durante la replicazione
scambiando una base con un’altra. Se non venissero corretti ad ogni
replicazione alcune centinaia di geni verrebbero modificati.
Esiste un altro enzima la DNA polimerasi I (la precedente si chiama
DNA polimerasi III ed è leggermente diversa) in grado di fungere da
correttore di bozze, ripassando i filamenti e correggendo tutti gli errori
tipografici
Il meccanismo di riparazione è in grado di distinguere quale dei due
filamenti della doppia elica è quello neo-sintetizzato e quindi, in caso di
incongruenza tra le basi, correggere l’errore sul nuovo filamento
I meccanismi di riparazione non agiscono solo in questo caso ma sono
sempre attivi nella cellula per scoprire eventuali alterazioni
dell’appaiamento delle basi causati da altri fattori ad esempio per
intervento di agenti chimici o fisici
Nonostante i meccanismi di riparo, una volta ogni tanto (un caso su milioni
di volte) la base sbagliata rimane al suo posto.
Cosa accade quando per
errore viene assemblata
una base sbagliata (G al
posto di A)?
Alla
generazione
successiva a G viene
correttamente appaiata C e
il cambiamento rimane
permanentemente
nei
discendenti di quella linea
Questo evento si chiama MUTAZIONE