Biologia Molecolare CDLM in CTF 2010-2011 – La riparazione del DNA

  I tipi di mutazione e le conseguenze

  Le classi di danno al DNA

  Meccanismi di riparazione

La necessità di codificare l’informazione

  L’informazione genica passa del DNA all’RNA. L’informazione contenuta in queste molecole è simile, ed il meccanismo di trasmissione dell’informazione (la complementarietà delle basi) permette di copiare l’informazione del DNA sull’RNA utilizzando lo stesso alfabeto (con l’eccezione dell’utilizzo dell U al posto della T)

  Nel passaggio da RNA a proteina il tipo di informazione cambia notevolmente. Si deve passare da un alfabeto chimico basato su 4 diversi nucleotidi ad un alfabeto chimico basato su 20 diverse aminoacidi.

  L’impossibilità di mantenere una corrispondeza univoca tra nucleotide ed aminoacido impone l’utilizzo di una codifica

AATGTATTC TTACATAAG TTACATAAG

AAUGUAUUC

La necessità di codificare l’informazione

  Se ci fosse una corrispondenza 1 a 1 tra nucleotide ed aminoacido si potrebbero utilizzare soltanto 4 aminoacidi per costruire una proteina.

  Se la corrispondenza fosse 2 ad 1 si potrebbero specificare 16 (4*4) aminoacidi. Sfortunatamente gli aminoacidi sono 20: sono quindi necessari 3 nucleotidi per identificare tutti gli aminoacidi esistenti.

  Le possibili combinazioni di 3 nucleotidi sono 64 (4*4*4). Poichè gli aminoacidi sono solo 20 esiste una surplus informativo di 44 triplette.

  La “tabella” n*m che mette in relazione le 64 possibili triplette di nucleotidi e i 20 aminoacidi è chiamata “codice genetico”.

  Il codice genetico è universale: una tripletta codifica lo stesso aminoacido in (quasi) tutti gli organismi viventi.

  Le triplette di nucleotidi sull’mRNA vengono chiamate CODONI

S E C O N D B A S E

A GGU GGC GGA GGG

Gly*

AGU AGC AGA AGG

Arg

G

CGU CGC CGA CGG

Arg

G UGU UGC UGA UGG

C

GAU GAC GAA GAG

AAU AAC AAA AAG

Glu

CAU CAC CAA CAG

A UAU UAC UAA UAG

Stop Tyr

GUU GUC GUA GUG

Val

AUU AUC AUA AUG start

Ile

CUU CUC CUA CUG

Leu

U UUU UUC UUA UUG

Leu

Phe

Met/

GCU GCC GCA GCG

Ala

ACU ACC ACA ACG

Thr

CCU CCC CCA CCG

Pro

C UCU UCC UCA UCG

Ser

U C A G

U

U C A G

U C A G U C A G

Gln†

His

Trp

Cys T H I R D

B A S E

F I R S T

B A S E

Asp

Lys

Asn†

Stop

Ser

Il fenomeno per il quale esistono diverse triplette che codificano per lo stesso aminoacido è definito come “degenerazione del codice”

La maggior parte degli aminoacidi è codificata da 2 o più triplette. La metionina è codificata solo dal codone AUG che rappresenta anche il codone di inizio della sintesi proteica. I codoni UGG UAA e UAG sono chiamati codoni di STOP. Ad essi con corrisponde nessun aminoacido ma rappresentano i segnali di terminazione per la sintesi proteica.

Le conseguenze della degenerazione del codice • E’ sempre possibile passare dall’informazione contenuta nei nucleotidi alla corrispondente sequenza proteica: ad ogni tripletta può essere associato uno ed un solo aminoacido.

• Non è mai possibile ottenere, in modo univoco, una sequenza nucleotidica a partire dalla sequenza proteica da essa generata

MEFGLKEFLLNPSTPEGKLTPQRQTNPVWYACAWA Sequenza proteica

AUG

GAA

GAG UUU

UUC

GGA

GGC

GGG

GGU

La retrotraduzione non è risolvibile in maniera esatta e non può essere dai sistemi biologici.

  Le mutazioni sono importanti come fonte di variabilità genetica

  Le mutazioni possono avere conseguenze deleterie o vantaggiose

  Gli organismi mutanti sono strumenti per la biologia molecolare e per le biotecnologie

  Transizioni (mutazioni puntiformi)   TC o CT pirimidina-pirimidina

  AG o GA putina-purina

  Trasvezione   TA, TG, CA,CG pirimidina-purina

  AT, AC,GT,GC purina-pirimidina

  Rapporto transizioni/trasvezioni 2:1

  I tipi di mutazione e le conseguenze

  Le classi di danno al DNA

  Meccanismi di riparazione

Si appaia con Timina A al posto della G

Si appaia con Adenina T al posto della G (cancro)

  Siti abasici

  Rotture del DNA a doppio filamento

  Generate da intermedi instabili e reattivi

  Indotte da radiazioni ionizzanti e da un ampia gamma di sostanze chimiche

  I tipi di mutazione e le conseguenze

  Le classi di danno al DNA

  Meccanismi di riparazione

Polimerasi ad alta fedeltà e polimerasi inclini all’errore