Replicazione del DNA

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The Cell
I. Introduction
3. Fundamentals of Molecular Biology
Heredity, Genes, and DNA
Replicazione semiconservativa del DNA.
I due filamenti parentali del DNA si separano e ognuno serve come stampo per la
sintesi di un nuovo filamento “figlio” mediante accoppiamento di basi
complementari.
1
Cooper – The Cell, 2nd ed.
Replicazione del DNA
2
Molecular Cell Biology 4. Nucleic Acids, the Genetic Code, and the Synthesis of
Macromolecules 4.3. Nucleic Acid Synthesis
Rappresentazione schematica del meccanismo di duplicazione del DNA a livello
della forcella di replicazione.
Ad entrambi i filamenti in allungamento, i nucleotidi vengono addizionati dalla DNA
polimerasi in direzione 5’ ---> 3’ (indicata dalle frecce). La sintesi del filamento
guida avviene in modo continuo, a partire da un unico innesco a RNA legato alla
sua estremità 5’ (non mostrato). La sintesi dell’altro filamento figlio (il filamento
lento), procede in modo discontinuo; all’inizio si formano i frammenti di
Okazaki, che si allungano a partire da numerosi inneschi a RNA, che vengono
formati, sul filamento parentale man mano che, a livello della forcella di replicazione,
viene esposta una nuova porzione di DNA. Gli inneschi a RNA vengono allungati
dalla DNA polimerasi. Man mano che ogni frammento si avvicina ad un innesco che
lo precede lungo il filamento parentale, l’innesco viene rimosso, da un enzima e i
frammenti di DNA vengono uniti dalla DNA ligasi per formare un filamento
continuo. La sintesi dell’intero filamento lento viene compiuta attraverso numerose
ripetizioni di questo processo.
3
Ad ogni forcella di
replicazione, uno dei due
filamenti è sintetizzato
mediante più inneschi. (a) La
struttura completa della forcella
di replicazione. La sintesi del
filamento guida, catalizzata dalla
DNA polimerasi III, si sttua per
aggiunta sequenziale di
deossiribonucleotidi nella stressa
direzione di spostamento della
forcella di replicazione. (b)
Passaggi della sintesi
discontinua del filamento
tardivo. Questo processo
richiede numerosi inneschi, due
DNA polimerasi e una ligasi,
che unisce l’estremità 3’
idrossile di un frammento
(frammento di Okazaki) con
l’estremità 5’-fosfato del
frammento adiacente. (c)
Giunzione fra i frammenti di
DNA. Durante questa reazione,
la ligasi si lega
momentaneamente ed in modo
covalente all’estremità 5’fosfato di un filamento di DNA,
attivandone così il gruppo
fosfato. La DNA ligasi di E. coli
usa come cofattore il NAD+,
generando NMN e AMP, mentre
la ligasi del batteriofago T4,
normalmente usata nel
clonaggio del DNA, usa ATP,
generando PPi e AMP. Molecular
Cell Biology 12. DNA Replication,
Repair, and Recombination 12.2.
The DNA Replication Machinery
4
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