Involucro proteico del fago T2 circondato dal suo DNA Lunghezza del DNA di E.coli Paragonata alla cellula Il DNA di una cellula di E.coli lisata Una singola cellula umana contiene 2m di DNA, un singolo cromosoma Circa 4,5cm. L’intero corpo umano ha DNA per Coprire 1000 volte la distanza Terra-sole Oltre al DNA nucleare c’e’ il DNA mitocondriale Che codifica per alcune proteine e RNA mitocondriali Una torsione sull’asse della molecola di DNA genera un superavvolgimento Lk = coppie basi/coppie basi per giro 2100nt rilassato Un parziale disavvolgimento del DNA puo’ facilitare la formazione di strutture cruciformi in corrispondenza di sequenze palindrome Meccanismo di azione della topoisomerasi II (DNA girasi). Superavvolgimento Plectonemico Superavvolgimento Plectonemico e a solenoide Disegnati con la stessa scala Cromosoma umano parzialmente srotolato. Lunghezza del cromosoma 50.000:1 5 avvolgimenti della doppia elica sezione della cromatina 2nm 11nm fibra di 30nm con i nucleosomi strettamente impacchettati 30nm parte di una sezione di cromosoma 300nm sezione condensata di un cromosoma metafasico 700nm cromosoma metafasico 1400nm Organizzazione del cromosoma I spiralizati doppia elica di DNA istoni H2A H3 H4 H2B parzialmente despiralizati H2B H4 H3 H2A nucleosoma DNA istone H1 despiralizati struttura della cromatina Costituenti del cromosoma TELOMERO COSTRIZIONE SECONDARIA CENTROMERO (COSTRIZIONE PRIMARIA) TELOMERO Centromero Fibre del fuso dominio centrale DNA satellite dominio di appaiamento dominio del cinetocore Telomeri COMPOSTI DA ETEROCROMATINA HANNO UNA SEQUENZA COMUNE ( in uomo TTAGGG) ESSENZIALI NELLA STABILITA’ DEI CROMOSOMI Telomeri FISH Cromatina I La cromatina si distingue in: eucromatina facoltativa eterocromatina costitutiva Metilazione del DNA Nei vertebrati la metilazione interessa solamente la Citosina sul dinucleotide CpG : l’enzima citosina metiltransferasi aggiunge un gruppo metile al C5 Human Molecular Genetics 2 Metilazione del DNA • Le sequenze CpG sono sotto-rappresentate nel genoma (probabilmente per la tendenza della 5metilcitosina a venire deaminata e mutata in T) • ma abbondanti nelle regioni promotrici dei geni • In cellule non embrionali, 80% dei CpG sono metilati, ad eccezione delle isole CpG dei promotori • Dnmt1 ha particolare affinità per le sequenze emimetilate: tende quindi a metilare il nuovo filamento che si è formato su uno stampo metilato> mantenimento del pattern di metilazione Fasi di metilazione: • Metilazione differenziale de novo (Dnmt3a e Dnmt3b); • Demetilazione (natura sconosciuta delle demetilasi); • Mantenimento della metilazione e trasmissione alle cellule figlie (Dnmt1). Le principali funzioni della metilazione sono collegate alla repressione della trascrizione: • Difesa contro i trasposoni: la metilazione e’ fondamentale per mantenere silenti i genomi dei trasposoni e dei retrotrasposoni • Regolazione genica: la metilazione contribuisce a stabilire e mantenere uno stato trascrizionalmente inattivo (eterocromatina) Corepressori HDAC 1 HDAC 2 MeCP2 Repres. CH3 CH3 CH3 CH3 Deacetilazione delle lisine di H3 e H4 Metilazione e regolazione genica: • Dnmt metilano il DNA • Il DNA metilato è legato da proteine che legano il metile (MeCP2, MBD1-4) • Queste a loro volta sono in grado di reclutare diversi HDAC -> repressione della trascrizione Modificazioni epigenetiche: • Modificazioni ereditabili che non alterano la sequenza nucleotidica dei geni ma ne alterano l’attivita’: – Acetilazione degli istoni della cromatina – Metilazione del DNA