Replicazione del DNA - Didattica delle Scienze

La duplicazione in ... tre parole!

Durante la duplicazione del DNA, il doppio filamento è prima despiralizzato grazie alla topoisomerasi quindi separato grazie alla elicasi. Varie proteine dette SSBP (Single Strand Binding Protein: proteina legante il singolo filamento) tengono aperto il doppio filamento di DNA per permettere la copia. Ogni filamento di DNA serve come stampo per la sintesi di un nuovo filamento, prodotto grazie alla DNA polimerasi. L'attivita di questa DNA polimerasi (la II) è stimolata dalle proteine SSB (Single Strand Binding Proteins) nel caso delle cellule procariote cui si riferisce l'immagine. Il processo di duplicazione del DNA è detto replicazione.

Durante la replicazione del DNA la direzione di sintesi è da 5' a 3'. Poichè però il DNA ha due filamenti antiparalleli, un filamento guida (detto leading) viene sintetizzato continuamente, l'altro, lento (detto lagging) in modo discontinuo, con la formazioni dei frammenti di Okazaki (corte catene di DNA di 100-200 nucleotidi che servono per far procedere al contrario la DNA polimerasi per piccoli tratti) che verranno successivamente legate grazie alla DNA ligasi.

Tutte le DNA polimerasi conosciute sintetizzano il nuovo filamento in direzione 5'- 3' aggiungendo deossiribonucleotidi (dNTP) al gruppo 3'-OH del deossiribosio del nucleotide precedente. Nessuna DNA-polimerasi nota è in grado di iniziare la sintesi di un filamento "da zero" (ex novo). Per questa ragione le DNA-polimerasi necessitano di inneschi (in inglese "primers") a cui aggiungere il primo nucleotide. Tali inneschi possono essere sia di DNA sia di RNA. Durante la replicazione in vivo tali inneschi di RNA sono forniti da una speciale RNA polimerasi detta primasi.

Questi inneschi verranno poi eliminati grazie ad alcuni tipi particolari di RNAsi, enzimi capaci di degradare l'RNA. Sarà poi compito dell'enzima DNA ligasi legare l'estremità 3' del nuovo tratto sintetizzato con l'estremità 5' del tratto di DNA precedente.

I retrovirus possiedono una particolare DNA-polimerasi chiamata transcrittasi inversa, che è una DNA-polimerasi RNA-dipendente (RdDp) ed è in grado di sintetizzare un filamento di DNA partendo da uno stampo di RNA. (NB: parte delle info sono tratte da Wikipedia)

Una animazione di John Kirk sulla replicazione del DNA.