Funzione, struttura e replicazione del DNA

Frederick Griffith (1928) – “principio trasformante”

Oswal Avery, Colin MacLeod, Maclyn MacCarty (1944)

Il “principio trasformante” è il DNA

Alfred HersheyMarta Chase (1952)

35S marcatore delle proteine32P marcatore del DNA

La replicazione del fago all’interno del batterio è associata alla frazione contenente 32P, ovvero al DNA.

Il DNA (Acido DesossiriboNucleico) è costituito da nucleotidi (base azotata + zucchero + fosfato)

La regola di Chargaff: la quantità di A è uguale alla quantità di Tla quantità di G è uguale alla quantità di Cla quantità di G+A è uguale alla quantità di C+T

James D. Watson and Francis Crick

Rosalind Franklin

Rosalind Franklin 1952

Struttura errata a tripla elica proposta da Pauling nel 1952

A-T

G-C

Accoppiamento di basi proposto da Watson e Crick

Elementi chiave della struttura del DNA

• Elica a doppio filamento con diametro uniforme

• Elica destrorsa

• I due filamenti sono antiparalleli

• Le basi sono all’interno dell’elica, perpendicolari all’asse dell’elica e formano coppie di basi complementari

• L’adenina si lega alla timina con 2 legami idrogeno.

• La citosina si lega alla guanina con 3 legami idrogeno.

• Ogni coppia di basi è costituita da una purina e una pirimidina.

Accoppiamenti complementari delle basi del DNA

Watson, Crick, and Wilkins were awarded the 1962 Nobel Prize in Physiology or Medicine "for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material”.

“It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.”

La sintesi di un filamentodi DNA richiede un innesco ad RNA ed avviene sempre in direzione 5’->3’

I due filamenti figli siformano in modo diverso:

continuo (“veloce”)discontinuo (“lento”)

La sintesi del filamento “lento”richiede l’intervento di un altraDNA polimerasi e di una DNAligasi

Accorciamento dei telomeri e telomerasi

Telomeri nell’uomo: TTAGGG * 2500

Sistemi di correzione e riparo del DNA

Correzione di bozze (“proofreading”) – durante la replicazione la DNA polimerasi può eliminare una base incorretta attraverso l’attività 3’-5’ fosfodiesterasica

Riparo dei misappaiamenti – le coppie di basi non corrette sul filamento nuovo vengono riparate da un complesso proteico che segue la polimerasi in duplicazione. La metilazione del DNA consente di distinguere il filamento vecchio dal nuovo.

Riparo per escissione – le basi modificate da agenti chimici successivamente alla replicazione del DNA vengono riconosciute e riparate.

Meccanismi di correzione e riparo nel DNA

CH3

Reazione a catena della polimerasi (PCR)

Taq polimerasi da Thermus acquaticus

...TTTCGGACCCCGG…

Sanger.1975

Pyrosequencing