LA REPLICAZIONE DEL DNA - Associazione Studenti di Agraria
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LA REPLICAZIONE DEL DNA Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria Giovanna Attene Replicazione semiconservativa del DNA secondo il modello di Watson e Crick (1953) Replicazione di cromosoma circolare nei procarioti Una sola origine della replicazione (OriC, complesso di preinnesco) Dimensione media del cromosoma procariotico: 3 milioni di paia di basi Avvio della denaturazione della doppia elica Bolla di replicazione Forcella di replicazione Replicazione bidirezionale Rotazione intorno all’asse Nei procarioti anche meccanismo di replicazione a sigma (σ) Meccanismo di replicazione a theta (θ) Replicazione a bolle negli eucarioti Da alcune centinaia di ‘repliconi’ (500 in S. cerevisiae) a diverse migliaia (35000 in V. faba) Repliconi Velocità di replicazione del DNA in procarioti ed eucarioti N. repliconi Lunghezza media (kb) Movimento forcella (bp/min) 1 4200 50000 3500 40 2600 X. laevis 15000 200 500 M. musculus 25000 150 2200 Organismo E. coli D. melanogaster Esperimento di Kornberg (1957) sintesi del DNA in vitro estratto proteico dNTP (ATP+nucleosidi) marcati con 32P Estratto acellulare Catena polinucleotidica DNA polimerasi DNA stampo Deossinucleosidi trifosfati marcati con 32P DNA neosintetizzato contenente nucleotidi marcati con 32P in un solo filamento Assemblaggio dei nucleotidi nel filamento di DNA in formazione Desossinucleoside 5’-trifosfato libero Filamento in crescita DNA stampo Desossiribosio Antiparallelismo delle due eliche e direzione di avanzamento della DNA polimerasi - OH Estremità 3’ OPO3 Estremità 5’ Estremità 3’ Estremità 5’ Entrambi i filamenti decorrono in direzione 5’Æ3’ essi sono antiparalleli OH Estremità 3’ OPO3Estremità 5’ Estremità 3’ Estremità 5’ Ipotesi replicazione ad X e a Y Forma a “X” Forma a “Y” Sintesi del primer e avvio della replicazione Primasi 1 - L’RNA primasi sintetizza una corta molecola di RNA primer. DNA stampo RNA iniziatore 2 - La DNA polimerasi III si lega al primer ed inizia a catalizzare la sintesi di nuovo DNA Polimerasi III Nuovo DNA Biochimismo della replicazione nei procarioti (1) DNA polimerasi III L’elicasi provvede allo srotolamento della doppia elica, denaturando il DNA e formando la forcella di replicazione Crescita continua Filamentio anticipato (leading strand) Filamento ritardato (lagging strand) Crescita discontinua Topoisomerasi e girasi RNA primer Proteine ssb, stabilizzatrici dei singoli filamenti RNA primasi Biochimismo della replicazione nei procarioti (2) Tempo 1° 2°... Biochimismo della replicazione nei procarioti (3) Sintesi e assemblaggio dei frammenti di Okazaki (Lagging strand) Filamento ritardato RNA primer La primasi sintetizza l’RNA primer RNA iniziatore DNA polimerasi III Frammento di Okazaki RNA primasi La DNA polimerasi III aggiunge nucleotidi al nuovo frammento in direzione 5’Æ3’ fino ad incontrare il primer del frammento di Okazaki precedente DNA polimerasi I La DNA polimerasi I rimuove l’RNA primer sostituendolo con DNA DNA ligasi Frammenti di Okazaki: 1000-2000 nucleotidi nei procarioti 100-200 nucleotidi negli eucarioti La DNA ligasi catalizza la formazione del legame fosfodiesterico che unisce due frammenti di Okazaki Meccanismi di riparazione del DNA Attività esonucleasica delle DNA polimerasi DNA polimerasi negli eucarioti Negli eucarioti le diverse DNA polimerasi sono indicate come α, β, γ, δ, ε, con localizzazioni (nucleo, citoplasma) diverse e funzioni diverse DNA polimerasi (mammiferi) α β γ δ ε Localizzazione nella cellula Nucleo Nucleo Mitocondri Nucleo Nucleo Attività esonucleasica (3’Æ5’) No No Si Si Si Funzione Replicazione DNA Riparazione DNA Replicazione DNA Replicazione DNA Riparazione DNA
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