Giovanna Attene

LA REPLICAZIONE DEL DNALA REPLICAZIONE DEL DNA

Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria

ReplicazioneReplicazione semiconservativa del DNA semiconservativa del DNA secondo il modello di secondo il modello di WatsonWatson e e CrickCrick (1953)(1953)

ReplicazioneReplicazione di cromosoma circolare nei di cromosoma circolare nei procariotiprocarioti

Replicazione bidirezionaleForcella di replicazione

Meccanismo di replicazione

a theta (θ)

Una sola origine della replicazione (OriC,

complesso di preinnesco)

Dimensione media del cromosoma procariotico:3 milioni di paia di basi

Bolla di replicazione

Avvio della denaturazione della

doppia elica

Nei procarioti anche meccanismo di replicazione a sigma (σ)

Rotazione intorno all’asse

Repliconi

ReplicazioneReplicazione a bolle negli a bolle negli eucariotieucariotiDa alcune centinaia di Da alcune centinaia di ‘‘repliconirepliconi’’ (500 in (500 in S. S. cerevisiaecerevisiae) a diverse ) a diverse

migliaia (35000 in migliaia (35000 in V. V. fabafaba))

220015025000M. musculus

50020015000X. laevis

2600403500D. melanogaster

5000042001E. coli

Movimento forcella (bp/min)

Lunghezza media (kb)

N. repliconiOrganismo

VelocitVelocitàà di di replicazionereplicazione del DNA in del DNA in procariotiprocarioti ed ed eucariotieucarioti

Esperimento di Esperimento di KornbergKornberg (1957)(1957)sintesi del DNA in vitrosintesi del DNA in vitro

estratto proteico

Estratto acellulare

Catenapolinucleotidica

dNTP (ATP+nucleosidi) marcati con 32P

DNA polimerasi

DNA stampo

Deossinucleosidi trifosfatimarcati con 32P

DNA neosintetizzatocontenente nucleotidimarcati con 32P in un solo filamento

Assemblaggio dei Assemblaggio dei nucleotidinucleotidi nel filamentonel filamentodi DNA in formazionedi DNA in formazione

Desossinucleoside5’-trifosfato

libero

Filamento in crescita

DNA stampo

Desossiribosio

Antiparallelismo Antiparallelismo delle due eliche edelle due eliche edirezione di avanzamentodirezione di avanzamento della DNA della DNA polimerasipolimerasi

Entrambi i filamenti decorrono in

direzione 5’ 3’essi sono antiparalleli

Estremità 3’

Estremità 3’ Estremità 5’

Estremità 5’

OHEstremità 3’

OPO3-

Estremità 5’

OHEstremità 3’OPO3

-

Estremità 5’

Ipotesi Ipotesi replicazionereplicazione ad X e a Yad X e a YForma a “X”

Forma a “Y”

Sintesi del Sintesi del primerprimer e avvio della e avvio della replicazionereplicazione

DNA stampo

Polimerasi III

RNA iniziatore

Nuovo DNA

Primasi

2 - La DNApolimerasi IIIsi lega al primer ed inizia a catalizzare la sintesi di nuovo DNA

1 - L’RNA primasisintetizza una corta molecola di RNA primer.

L’elicasi provvede allo srotolamento della doppia elica, denaturando il DNA e formando la forcella di replicazione

Proteine ssb, stabilizzatrici dei singoli filamenti

RNA primasi

DNA polimerasi III

Filamentio anticipato (leading strand)

Filamento ritardato(lagging strand)

Topoisomerasi e girasiCrescita continua

Crescita discontinua RNA

primer

BiochimismoBiochimismo della della replicazionereplicazione neinei procariotiprocarioti (1)(1)

Tempo

1° 2°...

BiochimismoBiochimismo della della replicazionereplicazione neinei procariotiprocarioti (2)(2)

Frammenti di Okazaki:1000-2000 nucleotidinei procarioti100-200 nucleotidinegli eucarioti

BiochimismoBiochimismo della della replicazionereplicazione neinei procariotiprocarioti (3)(3)Sintesi e assemblaggio dei frammenti di Okazaki (Sintesi e assemblaggio dei frammenti di Okazaki (LaggingLagging strandstrand))

La primasi sintetizza l’RNA primerRNA primer

La DNA polimerasi III aggiunge nucleotidi al nuovo frammento in direzione 5’ 3’ fino ad incontrare il primer del frammento di Okazakiprecedente

La DNA polimerasi I rimuove l’RNA primer sostituendolo con DNA

La DNA ligasi catalizza la formazione del legame fosfodiesterico che unisce due frammenti di Okazaki

DNA ligasi

DNA polimerasi I

DNA polimerasi III

Frammento di Okazaki

Filamento ritardato

RNA primasi

RNA iniziatore

Meccanismi di riparazione del DNAMeccanismi di riparazione del DNAAttivitAttivitàà esonucleasicaesonucleasica delle DNA delle DNA polimerasipolimerasi

Negli eucarioti le diverse DNA polimerasi sono indicate come α, β, γ, δ, ε, con localizzazioni (nucleo, citoplasma) diverse e funzioni diverse

Riparazione DNA

ReplicazioneDNA

ReplicazioneDNA

Riparazione DNA

ReplicazioneDNA

Funzione

SiSiSiNoNoAttivitàesonucleasica(3’ 5’)

NucleoNucleoMitocondriNucleoNucleoLocalizzazione nella cellula

εδγβαDNA polimerasi(mammiferi)

DNA DNA polimerasipolimerasi negli negli eucariotieucarioti