Sintesi DNA

Le cellule eucariotiche svolgono durante la loro vita una serie
ordinata di eventi che costituiscono il
Ciclo Cellulare.
Nelle cellule in proliferazione le 4 fasi impiegano dalle 10 – 20 ore
in dipendenza del tipo cellulare
Interfase comprende le fasi G1, S, and G2
Le macromolecole come proteine e lipidi
sono sintetizzate durante la fase G1
Il DNA è sintetizzato durante la fase S.
Durante la G2 le cellule si preparano alla
divisione (M) il DNA duplicato viene
suddiviso alle due cellule figlie.
Le cellule che non si dividono escono dal
normale ciclo ed entrano nella G0.
Proliferation or Differentation
Postmitotic cells in multicellular organisms can “exit” the cell cycle
and remain for days, weeks, or in some cases (e.g., nerve cells and
cells of the eye lens) even the lifetime of the organism without
proliferating further.
Most postmitotic cells in vertebrates exit the cell cycle in G1, entering
a phase called G0 .
G0 cells returning to the cell cycle enter into the S phase;
this reentry is regulated, thereby providing control of cell
proliferation
In all multicellular organisms, the choice depends on an
elaborate intercellular communication network
that coordinates
the growth, differentiation, and metabolism of the
multitude of cells in diverse tissues and organs.
The fate of a single parental chromosome
throughout the eukaryotic cell cycle.
Following mitosis (M), daughter cells
contain 2n chromosomes in diploid
organisms.
In proliferating cells, G1 is the period
between “birth” of a cell following
mitosis and the initiation of DNA
synthesis, which marks the beginning of
the S phase.
Although chromosomes condense only
during mitosis, they are shown in
condensed form to emphasize the
number of chromosomes at different
cell-cycle stages.
At the end of the S phase, cells enter G2
containing twice the number of
chromosomes as G1 cells.
The end of G2 is marked by the onset of
mitosis, during which numerous events
leading to cell division occur.
La replicazione del DNA in procarioti ed eucarioti
avviene con un meccanismo semiconservativo, mediante
il quale i due filamenti di DNA a doppia elica sono
separati e nuovi filamenti complementari sono sintetizzati
sullo stampo di ciascuna delle due eliche parentali
Gli enzimi che catalizzano la sintesi
del DNA sono chiamati
DNA polimerasi
Perché il DNA subisca il processo di replicazione
sono necessari:
DNA polimerasi
DNA stampo
Precursori desossi-nucleotidi trifosfati
(dNTP)
C si appaia con G
A si appaia con T
dNTP
Si forma un legame
fosfo-diesterico
La direzione della sintesi è
sempre 5’
3’
Presenza di un PRIMER
Le DNA polimerasi non sono in grado di iniziare la
sintesi di un nuovo filamento, ma hanno bisogno di
una estremità 3’ OH libera a cui unire il
nucleotide entrante
Il primer è sintetizzato da una RNA polimerasi
chiamata
DNA primasi
DNA primasi
Primer di RNA di
11 nucleotidi circa
DNA polimerasi
SI
La Duplicazione del filamento che ha direzione 3’- 5’ è continua
La Duplicazione del filamento che ha direzione 5’- 3’ è discontinua
Dove la sintesi è discontinua vengono prodotti
brevi tratti di DNA chiamati frammenti di Okazaki
Replicazione semidiscontinua
La DNA polimerasi I
sostituisce l’innesco di
RNA con DNA
Azione della DNA Ligasi
Si forma un legame fosfodiesterico
Proteine principali coinvolte nella sintesi
del DNA
Elicasi
SSBP: single strand binding proteins
RNA polimerasi
DNA polimerasi
Topoisomerasi
La DNA elicasi
svolge il DNA
SSBP
SSBP
DNA polimerasi I
Elicasi
DNA polimerasi III
DNA polimerasi dei procarioti
DNA pol I
Polimerizzazione
5’-3’
attività
attività esonucleasica
esonucleasica 3’-5’
5’-3’
DNA pol II
Polimerizzazione
5’-3’
attività
esonucleasica 3’-5’
No
DNA pol III
Polimerizzazione
5’-3’
attività
esonucleasica 3’-5’
No
L’attività esonucleasica 3’ – 5’ consente all’enzima di “tornare indietro”
e correggere eventuali errori
DNA polimerasi degli eucarioti
PROCARIOTI
EUCARIOTI
Origine di replicazione
Bolla di replicazione
Negli eucarioti vi sono diverse origini di
replicazione, altrimenti la replicazione di un
intero cromosoma richiederebbe moltissime ore
Replicazione bidirezionale
Telomerasi
La Telomerasi è un complesso ribonucleoproteico
costituito dalla trascrittasi inversa (componente proteica)
e da un RNA stampo
Aggiunge ripetizioni telomeriche alle estremità dei
cromosomi, prevenendo la perdita dei telomeri dovuta ai
continui cicli di replicazione
La replicazione alle estremità dei cromosomi