Concetti Chiave
- Tutti gli organismi possiedono sistemi enzimatici per riparare i danni al DNA causati da modifiche chimiche alle basi azotate.
- I due meccanismi principali di riparazione del DNA sono l'escissione di una singola base (BER) e l'escissione di una serie di nucleotidi (NER).
- Il meccanismo BER è efficace nell'eliminare citosine deaminate, utilizzando uracil DNA glycosylase per rimuovere gli uracili dal DNA.
- Il NER è specifico per i danni da raggi ultravioletti, rompendo i legami covalenti tra pirimidine e coinvolgendo endonucleasi, elicasi, DNA polimerasi e ligasi nella riparazione.
- Nel NER, a differenza del BER, non è prevista una correzione di bozze durante il processo di riparazione del DNA.
Sistemi di riparazione del DNA
Date le molteplici cause di danni/modificazioni chimiche alle basi azotate dell'acido deossiribonucleico tutti gli organismi sono dotati di sistemi enzimatici atti a contenere i danni. Le due principali fonti di riparazione del DNA sono:
• escissione di una singola base (BER);
• escissione di una serie di nucleotidi (NER).
Meccanismo di escissione di base
Il BER è particolarmente utile per eliminare le citosine deaminate. Il primo enzima ad agire in questo meccanismo è l’uracil DNA glycosylase che elimina gli uracili del DNA. Una endonucleasi e una fosfodiesterasi eliminano poi lo zucchero e il fosfato. Il DNA presenta però ora un gap di un nucleotide, che viene aggiunto attraverso DNA polimerasi e ligasi.
Riparazione tramite escissione di nucleotidi
Il NER ripara in particolare danni prodotti da raggi ultravioletti che creano legami covalenti tra due pirimidine adiacenti che impediscono la corretta replicazione del DNA. Tale legame viene rotto nei procarioti attraverso la fotoliasi; invece negli eucarioti in NER sfrutta una endonucleasi (taglia il filamento all’interno) che incide il filamento a monte e a valle del dimero. Interviene ora l’elicasi che rompe i legami idrogeno di modo che la porzione mutata possa essere eliminata. Agiscono ora una DNA polimerasi e una ligasi. In questo caso non vi è però correzione di bozze.
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali meccanismi di riparazione del DNA?
- Come funziona il meccanismo di escissione di base (BER)?
- In che modo il NER ripara i danni causati dai raggi ultravioletti?
I principali meccanismi di riparazione del DNA sono l'escissione di una singola base (BER) e l'escissione di una serie di nucleotidi (NER), entrambi essenziali per contenere i danni alle basi azotate.
Il BER elimina le citosine deaminate attraverso l'azione dell'uracil DNA glycosylase, seguita da un'endo-nucleasi e una fosfodiesterasi, che rimuovono zucchero e fosfato, permettendo poi la ricostruzione del nucleotide mancante tramite DNA polimerasi e ligasi.
Il NER ripara i danni da raggi ultravioletti rompendo i legami covalenti tra pirimidine adiacenti, utilizzando un'endo-nucleasi per tagliare il filamento e un'elicasi per rimuovere la porzione mutata, seguita dall'azione di DNA polimerasi e ligasi, senza correzione di bozze.
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