Duplicazione del DNA - Bgbunict.it

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Watson e CrickRosalind Franklin

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Le cellule eucariotiche svolgono durante la loro vita una serieordinata di eventi che costituiscono ilCiclo Cellulare.citochinesi:o citodieresi. Divisione del citoplasma e formazione dimembrane plasmatiche indipendenti, nelle due cellulefiglie dopo la mitosi.diploide:Che possiede un doppio assetto cromosomico.fase G1:E' la fase del ciclo cellulare in cui la cellula non haancora replicato il DNA per dividersi.fase G2:E' la fase che precede la mitosi. Le cellule in questafase hanno tutti i cromosomi duplicati.fase M:Comprende la mitosi e la citochinesi.fase S:E' la fase del ciclo cellulare, compresa fra la G1 e laG2, in cui il DNA viene replicato.interfase:Periodo del ciclo cellulare durante il quale non vi èmitosi o citochinesi.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Nelle cellule in proliferazione le 4 fasi impiegano dalle 10 – 20 orein dipendenza del tipo cellulareInterfase comprende le fasi G 1, S, andG 2Le macromolecole come proteine elipidi sono sintetizzate durante la faseG 1Il DNA è sintetizzato durante la fase S.Durante la G 2le cellule si preparanoalla divisione (M) il DNA duplicatoviene suddiviso alle due cellule figlie.Le cellule che non si dividono esconodal normale ciclo ed entrano nella G 0.

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Formazione della Bolla di replicazione: : 2 forcelle di replicazione (bidirezionali)Enzimi coninvolti nella formazione della Bolla di replicazione:•Elicasi•SSB (single strand binding protein)•Topoisomerasi

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Problema causati dalla formazionedella bolla di replicazione:La torsione necessaria per separare Idue filamenti creerebbe a valle delleforcelle dei grovigli di filamenti diDNA che non permetterebberol’avanzamentodell’apparatodiduplicazione.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4In una molecola di DNA sono presenti 10 basi ogni girod’elica. Lo stress torsionale necessario per aprire ladoppia elica produce un superavvolgimento del DNA cheporterà ad una variazione del numero di basi per girod’elica. Si creano così degli isomeri topologici del DNA(TOPOISOMERI).Le topoisomerasi trasformano un topoisomero in unaltro.Topoisomerasiditipo I: tagliano uno dei duefilamenti ruotandolo attorno quello non tagliato. Il taglioviene riparato ed il DNA torna in forma rilassataTopoisomerasi di tipo II: tagliano e ricongiungonoentrambi I filamenti.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Topoisomerasi di tipo I

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Topoisomerasi di tipo II

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Le DNA polimerasi percominciare la sintesinecessitano di uninnesco (primer).Il primer è un piccoloRNA (~ 10 nt).Sintetizzato da una RNApolimerasi DNAdipendente: DNAprimasi

SIDe Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4filamento leadingfilamento laggingProblema connesso all’avanzamento della forcella e sintesi di entrambi Ifilamenti:Il filamento neosintetizzato che espone il 5’ P verso la direzione diavanzamento della forcella non può essere sintetizzato di continuo ma per frammenti(sintetizzati nella direzione opposta) che prendono il nome di frammenti di Okazaki.Questo filamento viene chiamato filamento lagging, filamento in ritardo, filamentolento.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4La sintesi in un filamento (3’-5’) è continuanell’altro (5’ – 3’) è discontinua.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Gli inneschi di RNAverranno rimossidall’attività esonucleasica5’P 3’OH di DNApolI nelproc. e dall’ RNasi H neglieuc.

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Attività esonucleasica 3’OH 5’P della DNA pol III dei batteri e δ negli eucarioti.Attività di correzione di bozze

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Sito di origine: oriC (ricco in A-T)Proteina di inizio: dnaAElicasi e Primasi formano ilprimosomaSSB: stabilizzano i singoli filamenti.La primasi sintetizza il primer di RNALa DNA pol III comincia asintetizzare il filamento leadingTopoisomerasi II (girasi)Elicasi: per lo svolgimento di ogni giro d’elica impiega una mol di ATP

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Il filamento lagging forma un’ansa consentendo alla DNA pol III di muoversinella stessa direzione della forcella e sintetizzare I nuovi filamenti su entrambigli stampi in direzione 5’P – 3’OH

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Le due forcelle di replicazione siincontreranno in una regione del cromosomabatterico che prende il nome di TER

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Genoma molto più esteso rispetto ai procariotiVelocità di polimerizzazione più bassa di 10 volte rispetto ai procariotiEsistono origini di replicazione multiple (repliconi) distanti tra loro 30 – 50 kbDurata della sintesi del DNA ~ 6 – 8 ore.

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De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Complesso Primasi/DNApolαpolimerizza il primer ed un piccolotratto di DNA.Il fattore di replicazione C (RF-C)e l’AntigeneNucleare diProliferazione Cellulare (PCNA)in un processo ATP dipendentescalzano il complessoPrimasi/DNApolα e consentono illegame della DNApolδLa DNApolα ha un ruolo anche neiprocessi di riparazioneI primers sono rimossi dall’RNasiHin cooperazione con FEN-1 (FlapEndonuclease)DNA polymerase ε also plays a major role in DNA replication; its precise role is unclear, but it may sometimes substitute for DNApolymerase δ in lagging strand synthesis

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4RNA primers are placed every 50 or so nucleotides. About 10-nucleotide lengths of RNA primer are extended through additionof 10 to 20 deoxynucleotides by DNA polymerase α before DNApolymerase δ (or ε) enters

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Il PCNA oltre ad avere un ruolofondamentale nella duplicazione,è coinvolto nella regolazionedel ciclo cellulare.È in grado di legare la ciclina D(che ha un ruolo importante perl’ingresso delle cellule in faseG1). La ciclina D blocca PCNA edevita che si abbia la sintesi delDNA. Quando la cellula entra infase S I livelli di ciclina Ddiminuiscono e PCNA puòiniziare la trascrizione.PCNA è coinvolto anche nellariparazione del DNA. Quandoil DNA è danneggiato vieneattivata la proteina p21 che legaPCNA e blocca la sintesi del DNAsino a quando il danno non saràriparato

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4È un problema che riguardal’estremità 3’OHdei telomeri.Dopo che il primer di RNA è statorimosso come verrà riempito ilgap?Questo fenomeno causerebbel’accorciamentodei cromosomi adogni ciclo di replicazione.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Le telomerasi allungano l’estremità 3’OH dei telomeri consentendo così di avere unostampo più lungo per l’azione della primasi

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Le telomerasi sono costituite da1. una parte enzimatica: TERT (trascrittasi inversa)2. Un piccolo RNA (TERC) che riconosce lesequenze ripetute che caratterizzano le estremitàtelomericheLe telomerasi sono inattive nelle cellule somatiche,ma attive nelle cellule germinali, staminali etumoraliProteine come TRF1 e TEBP (telomere end bindingprotein) regolano l’azione delle telomerasi. TEBPsi lega sul tratto a singola elica sintetizzato dallatelomerasi (spiazzandola) proteggendola edevitando che inneschi un segnale di danno alDNA che potrebbe arrestare la progressione delciclo cellulare

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4after telomerase has extended the 3′ endby a sufficient amount a new Okazakifragment is primed and synthesized,converting the 3′ extension into acompletely double-stranded end.The telomerase RNA then translocates to anew base-pairing position slightly furtheralong the DNA polynucleotide and themolecule is extended by a few morenucleotides. The process can be repeateduntil the chromosome end has beenextended by a sufficient amount.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, L'energia II Ed. luminosa – Capitolo ultravioletta 4vieneassorbita dal doppio legame che sirompe e può reagire con la baseazotata vicina. Se questa è un'altratimina o citosina si può formare unlegame covalente tra le due basi.Questi dimeri sono pericolosi eformano una rigida piega nel DNA checausa dei problemi quando la celluladeve duplicare il DNA. La DNAPolimerasi legge con difficoltà ildimero perchè questo non si adatta inmodo flessibile alla forma del suo sitoattivo.l'enzima fotoliasi che rompe i legamiche tengono unite le due basi azotatedel dimero (utilizza la luce visibile perinnescare il processo)

(NER)De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Vi sono glicosidasi diverseper diversi tipi di lesione.La base danneggiata vienericonosciuta dallaglicosidasi in quantoprotrude fuori dalla doppiaelica.La distorsionenella catena, prodotta dallalesione, induce la rimozione diun corto segmento a singolofilamento che include la lesione.Tale attività in E.coli dipendedall’attività di 4 proteine (UvrA-BC-D). Un sistema analogo, mamolto più complesso è attivonegli eucarioti (proteine XPA,XPC, ecc.).Lo stesso sistema ècapace di recuperare lemolecole di RNA polimerasibloccate in seguito a lesione.Tale fenomeno noto comeriparazione accoppiata allatrascrizione garantisce lariparazione del DNA in regioniattivamente trascritte.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Il complesso di proteine UVR èil responsabile delriconoscimento del sitodanneggiato e del suo taglio.La DNA pol I sintetizza il DNAmancante e la ligasi ripristina illegame fosfodiesterico.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Difetti a carico dei geni coinvolti neimeccanismi di NER:Xeroderma pigmentoso (ipersensibilità agliUV)Sindrome di Cockayne (ipersensibilità agliUV ed agli agenti chimici)Tricotiodistrofia: sensibilità della pelle efragilità di unghia e capelli

MISMATCH De Leo - Fasano REPAIR- Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 4Rimozione di una base mal appaiata: vienericonosciuto e tagliato solo il filamento di nuovasintesi grazie al riconoscimento di un taglio(nick) che normalmente caratterizza i filamenti dinuova sintesi (negli eucarioti); mentre nei procariotiviene riconosciuto il filamento demetilato(caratteristica dei filamenti neosintetizzati)