La scoperta della duplicazione del DNA e i suoi meccanismi

Scoperta della struttura del DNA

Watson e Crick descrissero la struttura del DNA rendendosi quindi conto di aver scoperto quella che era la chiave per comprendere il meccanismo della sua duplicazione. Questa modalità di duplicazione fu rivelata successivamente corretta ed è definita semiconservativa proprio perché ogni nuova doppia elica di DNA ha un filamento della molecola originale di DNA e un altro filamento che viene detto neo sintetizzato. Per verificare sperimentalmente l'ipotesi formulata dai due studiosi Watson e Crick si dovette aspettare qualche anno quando fu messo a punto un sistema sperimentale in provetta.

Esperimenti di Kornberg

L'esperimento fu attuato da kornberg che dimostrò che era possibile sintetizzare DNA in vitro a partire da quattro precursori nucleotidici ricchi di energia chiamati deossiribonucleotidi trifosfato formati da una base azotata e da tre gruppi fosfato. Si utilizzò anche un enzima polimerizzante chiamato DNA polimerasi e un DNA stampo. Durante tale esperimento non erano sintetizzate altre macromolecole se non quelle di DNA e non era previsto l'uso di nessun altro componente cellulare. In questo modo kornberg eliminò ogni dubbio sul fatto che il DNA fosse in grado di dirigere la propria sintesi. Sebbene riuscì ad effettuare tale esperimento non era ancora chiaro come avvenisse la duplicazione delle cellule di DNA.

Contributo di Meselson e Sthal

A questo punto intervenirono Meselson e Sthal i quali separarono le molecole di DNA che erano appena state sintetizzate dimostrando che i due filamenti si dividevano definitivamente durante la duplicazione. La fase successiva ovvero il riconoscimento dei filamenti parentali da quelli neosintetizzati fu realizzato attraverso l'isotopo 15n incorporato unicamente nei filamenti neosintetizzati.

Processo di duplicazione del DNA

Si notò che prima di dividersi ogni cellula doveva duplicare l'intero genoma copiando quello che erano nucleotide dopo nucleotide e questo processo richiede nucleosidi trifosfato, una molecola di dna da duplicare e un complesso di replicazione che inneschi una schiera di enzimi. In maniera più particolare possiamo dire che il complesso di replicazione è costituito da enzimi detti e elicasi che sciolgono quella che è la doppia elica dividendola in due filamenti, proteine che si legano al singolo filamento che mantengono separati questi due filamenti, l'enzima dna polimerasi che consente la costruzione dei nuovi nucleotidi complementari di posizionarsi su ciascun filamento punto punto punto. Man mano che i nuovi filamenti si creano le basi complementari formano tra di loro dei legami a idrogeno punto la DNA polimerasi può aggiungere però dei nucleotidi soltanto a un filamento già esistente e per questo motivo interviene l'enzima primasi che deve quindi sintetizzare un breve filamento iniziale detto RNA primer che appunto attrae la DNA polimerasi. Quando il nuovo filamento di DNA è completato un altro insieme interviene per rimuovere questo primer e si assicura che i nucleotidi posizionati siano corretti. Successivamente i due filamenti si saldano formando il legame covalenti grazie a enzimi detti ligasi.