Biochimica molecolare

MUTAZIONI DEL DNA

Mutazioni permanenti nel DNA (ci possono sempre essere degli errori sul DNA che però vengono corretti da un enzima → diversi da quelli permanenti, vengono risanati questi oppure possono portare a formazioni ad esempio di tumori, si formano le mutazioni permanenti).

Queste mutazioni possono essere:

• Perdita spontanea del gruppo amminico delle basi → si forma una base diversa (la citosina diventa uracile, la guanina xantina)
• Depurinazione → perdita della base purinica, ho solo un residuo di zucchero (siti apurinici → elementi di controllo nella duplicazione)
• Dovute a raggi ultravioletti → impatta sulle timine adiacenti porta alla formazione di legami tra le T, si formano dei legami che formano i fotoaddotti, come se si agganciassero tra loro le due basi.

Esistono enzimi (fotoliasi, si attivano quando è notte, non deve esserci la luce sennò sarebbe inutile perché i raggi UV continuerebbero a far formare i legami) che vanno a

tagliare questi legami, sel'enzima funziona bene il dimero di timina non è permanente. Se rimanessero unite sarebberoincompatibili per le vie metaboliche.- Dovute a raggi X e radiazioni ionizzanti→ non esistono enzimi che possano intervenire. Impattanosul DNA portando all'apertura e quindi rottura dell'anello delle basi, o rompono lo scheletrozucchero-fosfato o frantumano le basi. Le radiazioni portano energia.- Danni da reagenti chimici→ deaminanti, simulano la perdita iniziale di cui abbiamo parlato. Sonoprecursori dell'acido nitroso→ sodio nitrito, sodio nitrato e nitrosammina. Tendono a staccare il→gruppo NH2 viene indotto un danno.- Agenti alchilanti→ es. mostarda azotata, mettono gruppi CH3 e creano alterazioni sui legami che siformano. Senza S-adenosilmetionina non avremmo il controllo epigenetico (il DNA metilato è fermo,non traduce proteine, se lo demetilo parte la traduzione), quell'agente è un

donatore di metili che serve per questo controllo. - Stress ossidativo→ radicali, perossidi. I danni che causano sulla pelle non si risanano, si può soloevitare che ci siano rotture ulteriori. Le nostre cellule hanno due enzimi che disprotonano i radicali→catalasi e superossido dismutasi. I tumori hanno molte catalasi→ si proteggono da tutto. GENI E CROMOSOMI Il gene è una parte del DNA, più geni in successione si avvolgono a formare i cromosomi. Il gene è l'unità funzionale del DNA, è la porzione di DNA che codifica la sequenza primaria di una proteina o di un RNA con specifica funzione catalitica (es. riboenzimi) (in minore percentuale). mRNA con direzione uguale al filamento madre di DNA→ corrisponde alla sequenza primaria della proteina sintetizzare (3' corrisponde all'estremità carbossi-terminale della proteina, la 5' corrisponde all'estremità da lettura)

5’→3’).ammino-terminale→ Ogni tripletta di nucleotidi codifica per un aa.Il gene ha un inizio e una fine, riconosciuti da sequenze particolari→ sequenze ripetute di un certo numerosolo l’1% èdi basi definite sequenze regolatrici (es. TATA box). Non tutto il DNA viene tradotto→codificante del nostro DNA. La parte di DNA codificante è detta esone, tanti esoni trasferiscono ilmessaggio per avere una proteina. In mezzo agli esoni ci sono le parti non codificanti dette introni.La subunità beta dell’Hb è formata da due introni e tre esoni. Spesso gli introni sono molto più grandi degliesoni.Il 3% del DNA totale è formato da sequenze ripetute (es. DNA satellite, STR o SSR).Esistono due punti all’interno del cromosoma che sono i telomeri (all’estremità della catena) e il centromero(al centro) che serve a unire i cromatidi fratelli fondamentali per i cicli cellulari della cellula. Queste

due parti sono distinte dal resto di DNA grazie alle sequenze - es. il centromero ha coppie AT nel saccaromiceto. Nei telomeri le sequenze sono leggermente diverse, sono sequenze particolari devono essere in grado di essere stabili altrimenti l'elica del DNA si potrebbe aprire - ci devono essere C e G in grande numero. La sequenza tipica nostra dei telomeri è (TTAGGG)n (con n>1500). Al centro ci sono geni, esoni e introni. Sono stati associati all'invecchiamento della cellula - I telomeri sono importanti perché nel 2009 a ogni divisione cellulare i telomeri delle cellule figlie sono più corte rispetto a quelli della madre. Cellule più vecchie hanno telomeri più corti - a ogni divisione si perde un pezzo di telomero. Quando il telomero è troppo corto non si divide più la cellula. Esiste un enzima a RNA, la telomerasi, che è in grado di allungare la sequenza dei telomeri che si stanno accorciando. Ci sono specie

di animali che hanno la capacità di attivare la telomerasi, hanno una vita molto lunga. Clonata usando cellule di un essere più vecchio, aveva già i telomeri "vecchi". Es. pecora Dolly, per questo morì dopo pochi anni (erano partiti da cellule di un adulto di 9 anni). Era stato estratto un nucleo da una cellula e inserito in una cellula uovo privata del suo nucleo. Il superavvolgimento del DNA è una struttura per cui il DNA si impacchetta per limitare o liberare l'accesso all'informazione, più è impacchettato più l'informazione è inaccessibile. L'RNA polimerasi ha bisogno di DNA rilassato per riuscire ad agire. Gli avvolgimenti tipici del DNA (diversi per ogni tessuto) vengono disavvolgere l'elica significa che alle estremità deve cambiare qualcosa, ci sono cambiamenti di tensione che causano il superavvolgimento oppure la rottura dei legami tra le.basi (ogni giro 10 paia di basi). Le topoisomerasi rompono transitoriamente le/la catene/adel DNA, ruotano attorno a quella integra e infine riuniscono le estremità interrotte modificando il numero dipunti di incrocio di due curve, ogni volta che l’elica gira intorno all’altra).legame Lk (linking number→ Se nerompe solo una di catena è definita topoisomerasi I (Lk +1, DNA più avvolto), se rompe entrambe è dettaL’enzimatopoisomerasi II (o DNA girasi) (Lk +2, può far girare entrambe le catene allo stesso momento).covalente 5’-attacca il legame fosfodiesterico di un filamento di DNA tagliandolo e creando un legameL’enzima assume unafosfotirosile proteina-DNA. conformazione aperta, il filamento intatto passataglio dell’altro l’enzima si trova nella conformazione chiusa. Il gruppo 3’-OHattraverso il filamento, oralibero attacca il legame 5’ e si richiude la catena. Per fare questo

superavvolgimento viene consumatasi usa questa molecola perché sull'enzima è presente un sito allostericoenergia → viene idrolizzato ATP, specifico per questo cofattore. Esistono tanti farmaci che bloccano la funzionalità del DNA.infettive, bloccano il sito per l'ATP. Gli inibitori delle topoisomerasi (farmaci) sono agenti contro le malattiesull'enzima sostituendocisi. Es. le cumarine sono inibitori delle toposiomerasi (es. Novobiocina, CumericinaA1). Inibiscono selettivamente le topoisomerasi batteriche → non attaccano le cellule del nostro organismo. La classe è quella dei chinolonici → bloccano l'ultima tappa, il DNA viene tagliato ma poi non siUn'altrariassocia (selettivi per le topoisomerasi batteriche) (es. Ciprofloxacina, acido nalidixico). Agiscono anchecome antitumorali → il tumore ha una rapida duplicazione del DNA e quindi ha tante topoisomerasi I attiveche regolano gli avvolgimenti. Bloccando questi enzimi

rallenti la crescita tumorale. In questo caso però (es. tumore colon retto o all'ovaio, irinotecanonon hanno specificità, danno effetti collaterali anche marcatie topotecano solo i derivati efficaci contro quei tipi di tumori; la camptotecina è efficace solo nel topo maabbiamo ottenuto i due derivati funzionanti). Si legano al complesso enzima-DNA nella fase di taglio,impedendo la riunione dei due frammenti. Altri inibitori della topoisomerasi II sono la doxorubicina,l'etoposide e l'ellipticina (i più usati).Quando i geni si superavvolgono otteniamo i cromosomi. I cromatidi sono le due porzioni legate dalcentromero. Noi abbiamo 46 cromosomi (tranne determinate patologie), 23 coppie. I cromosomi sonoimportanti nelle fasi del ciclo cellulare→ unico modo perché il DNA si muova in maniera compatta e veloce.A seconda delle molecole segnale ho un assetto diverso, rilassato o meno, a seconda del momento delciclo cellulare.Il primo

Il meccanismo principale è la replicazione, poi si ha la duplicazione del DNA, poi c'è la migrazione verso i poliestremi dalla zona equatoriale per avere la divisione in cellule figlie. La DNA polimerasi segue dei segnali dati dalle cicline che controllano il ciclo cellulare:

• Fase G1
• Fase S
• Fase G2
• Fase M

Si distinguono dalla quantità di DNA presente. Il passaggio della cromatina, cioè materiale genetico, nella forma condensata o non condensata (o eucromatina). L'eucromatina la troviamo durante la trascrizione, è poco condensata (eterocromatina riesco ad accedere alle informazioni). Normalmente in mitosi ho sempre una cromatina condensata. Le fasi attive in cui si ha la decondensazione si ha nelle fasi G1, S e G2. I punti di controllo sono i passaggi in cui ci sono le cicline che attivano i fattori di trascrizione per la ciclizzazione, servono nucleotidi. Passaggi tra G1 e S, tra S e G2 e tra G2 e M. Sono punti di controllo perché se qualcosa manca il

Il ciclo cellulare si interrompe. I punti di controllo sono usati per creare degli inibitori così da avere dei farmaci. Controllano l'ingresso. Esistono le cicline E, D, A e B. Hanno andamenti diversi, si controllano a vicenda nella fase successiva. Se la cellula non è pronta a passare alla fase S entra nella fase G0, stato di quiescenza, in cui la cellula può essere riparata oppure, se non è possibile, viene poi interrotto il ciclo e si va verso la morte cellulare.

La cromatina è composta da fibre di DNA e RNA. Esistono proteine istoniche, enzimi, che agiscono sul DNA. Gli istoni sono come i rocchetti su cui si avvolge il filo da cucito. Ha una carica positiva perché il DNA è negativo e funge da stabilizzazione del DNA. Senza gli istoni il DNA non potrebbe avvolgersi e non ci sarebbe la compattazione della cromatina. Gli istoni condensano e ordinano il DNA in unità strutturali dette nucleosomi (collana di perle). Gli istoni sono proteine.

basiche con carica positiva → residui aa basici come Arg o Lys. Hanno una struttura costituita da più proteine vicin