Replicazione del DNA

Replicazione del DNA

Il 99% del genoma non codifica per le proteine, definito come "junk DNA" (1972). Successivamente, con il Human Genome Project (2000), si è scoperto che questo include fattori di regolazione e sequenze ripetute che possono essere correlate a possibili patologie.

Modelli di replicazione del DNA

Ipotesi iniziali

Inizialmente, la replicazione del DNA era sconosciuta e vennero proposte tre ipotesi:

• Modello semi-conservativo: ciascun filamento della molecola di partenza funge da stampo per due nuove molecole, ciascuna composta da un filamento neosintetizzato e uno proveniente dalla molecola parentale. Questo è il modello accettato.
• Modello conservativo: da una molecola di partenza si sintetizzano due nuove molecole, di cui una uguale alla madre e l’altra con entrambi i filamenti complementari alla madre.
• Modello dispersivo: la molecola di partenza viene frammentata, i vari frammenti vengono duplicati e riassemblati casualmente.

Esperimento del modello semi-conservativo

Un esperimento che ha permesso la scoperta del modello semi-conservativo è stato effettuato marcando il DNA di E. coli con azoto pesante. Il DNA veniva isolato e centrifugato in un gradiente di CsCl, che separava le molecole in base alla loro densità.

• Nel primo ciclo di replicazione, le cellule sono state coltivate in un terreno con azoto leggero. Il DNA isolato e centrifugato in un gradiente di CsCl sedimentava in una zona più alta rispetto al ciclo precedente.
• Nel secondo ciclo di replicazione, sempre in un terreno di azoto leggero, si producevano due bande di DNA a diversa densità.

Errori nella replicazione del DNA

Durante la replicazione del DNA, avvengono errori che costituiscono parte integrante del processo. Il DNA è definito tautomerico: le purine e le pirimidine esistono sia in forma enolica (più rara) che chetonica (più comune), definite in base allo scambio di elettroni all'interno delle molecole. Si possono verificare errori quando è presente la forma enolica, come la citosina che si lega con l’adenina e la guanina con la timina, anche se raramente.

Errori più comuni

• Appaiamento errato di basi: le basi si spostano nello spazio e si legano in maniera non canonica.
• Deamminazione della citosina: modifica la citosina in uracile, che poi si legherà con l’adenina (come normalmente avviene nell’RNA) e non con la guanina.