Basi cellulari e genetiche della medicina - Appunti

- il primo problema fu CAPIRE COSA CONTIENE LE INFORMAZIONI.

esperimento: se inoculo dei batteri virulenti vivi in un topo questo muore

se inoculo dei batteri morti non muore

se sottopongo a vita comune i morti con nuovi vivi non virulenti--> i nuovi vivi sono

VIRULENTI e se li inoculo nel topo questo muore (GRIFFITH)

.COME MAI? --> si trasmette una informazione genice

.DOVE STA?--> Nel DNA, scoperto grazie a test su proteine acidi nucleici e lipidi.

.--> il patrimonio genetico modifica caratteristiche degli individui

.Si esprime anche un solo gene?

-Inoculando nel nucleo di una cellula uovo di topo il gene del GH, il topo nato esprime

questa proteina ed e 3 volte piu groso

--> RISPOSTA SI

.I geni e l informazione genetica sono UNIVERSALI.

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.GENOTIPO: patrimonio genetico SCRITTO NEL DNA di un individuo

puo o meno palesarsi nel FENOTIPO.

.FENOTIPO: manifestazione esterna del GENOTIPO, puo essere esteriore (esempio

colore capelli o altezza ecc) oppure MOLECOLARE (DIFFERENZE TRA EMOGLOBINE

DEGLI INDIVIDUI)

---> il fatto che sia MOLECOLARE NON DEVE CONFONDERE---> si tratta comunque di

fenotipo.

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[ACIDI NUCLEICI] ---> DEPOSITARI DI INFORMAZIONE GENICA

è un POLIMERO di monomeri legati in modo PRECISO E DEFINITO SPAZIALMENTE FRA

LORO.

-I nucleotidi sono legati:

CIASCUN NUCLEOTIDE SI LEGA TRAMITE L OSSIDRILE 3 AL GRUPPO FOSFATO 5 DEL

SUCCESSIVO

3OH--->5P---->3OH--->5P--->3OH--->5P--->3OH

STRUTTURA COMUNE:

[OSSATURA] ---> BASE AZOTATa+ RIBOSIO/DESOSSIRIBOSIO + FOSFATO (LEGATO A

ESTREMITA 5) (DA 1 a 3 gruppi)

. IL FOSFATO è SEMPRE LEGATO AL C 5, il gruppo ossidrile al C3.

. LA DIFFERENZA TRA RIBOSIO E DESOSSIRIBOSIO sta nel fatto che il ribosio POSSIEDE

UN [GRUPPO OH LEGATO AL C2 ]

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[INTERNO] ---> composto di BASI AZOTATE che si legano mediante legame a

IDROGENO seguendo la logica PURINA-PIRIMIDINA

PURINE: ADENINA GUANINA

PIRIMIDINE: CITOSINA TIMINA e URACILE

A-T 2 LEGAMI H

C-G 3 LEGAMI H

. I FILAMENTI SONO PARALLELI MA ANCHE ANTIPARALLELI IN QUANTO HANNO UNA

POLARITA !

--> il primo nucleotide ha il gruppo 5P libero, l ultimo ha il 3OH libero

----> I FILAMENTI HaNNO UNA POLARITA e si appaiano in modo antiparallelo

5--->3

3<--5

L'INTERNO si nota perche sono presenti SOlCHI NELL OSSATURA

--> SOLCO MAGGIORE E SOLCO MINORE ( il minore è molto piu corto)

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ESISTONO 3 FORME DI DNA A-B-Z

[B] LA PIU COMUNE, è quella classica con diametro di 2,4 nM e circa 10 nucleotidi per

giro di elica

----> ARROTOLATA VERSO SINISTRA

[A] LA PIU DISTESA E RILASSATA , meno giri meno compattazione, [tipica delle

strutture che comprendono DNA+RNA] ---> un solco è ESTREMAMENTE SOTTILE e

quasi INESISTENTE (solco minore), l altro è ESTESO

---> ARROTOLATA VERSO SINISTRA

[Z] Proprio dei CENTROMERI E DEI TELOMERI, ha un andamento a ZIGZAG------> UNICA

IN ASSOLUTO DESTROGIRA

---> DESTROGIRA ARROTOLATA VERSO DESTRA

.

[DOGMA DEL FLUsSO DELLE INFORMAZIONI]

DNA----> MRNA------> PROTEINE (prodotto finito)

---> trascrizione ----> traduzione

.Il gene è espresso se produce la relativa proteina .

. non si altera mai e non si distribuisce la copia madre (DNA)

. il prodotto finito e direttamente proporzionale al numero di copie di mrna

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.Si possono creare [RNA STRUTTURALI] che non portano informazioni in giro ma sono

essi stessi [PRODOTTO FINITO]

TRNA - RRNA

e grazie alla loro [STRUTTURA TREDIMENSIONALE]---> Svolgono una funzione come

degli utensili

[ATTENZIONE REPLICAZIONE (dupilicazione di DNA) è diverso da TRASCRIZIONE

(riportare informazioni su rna ) ]

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.il flusso è [UNIDIREZIONALE]--> l informazione non viaggia mai da PROTEINE a RNA e

a DNA .

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-Se analizzo l MRNA mi rendo conto che contiene SOLO SEQUENZE CODIFICANTI --->

esiste lo [SPLICING] !

PROCESSO:

[DNA]-->[TRASCRITTO PRIMARIO MRNA PRECURSORE]--->SPLICING-->[MRNA MATURO]

nucleo nucleo nucleo citoplasma

. gli introni vengono eliminati

.Quasi TUTTI I GENI HANNO INTRONI

esempio: gli istoni non hanno introni

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.Negli eucarioti nel genoma [80 % sono introni] e [20% ESONI CODIFICANTI]

gli introni vengono rimossi nel mrna maturo .

----> PERCHE QUESTO PROCESSO ?

2 motivi:

1: --> Esempio della proteina muscolare [TROPONINA T ] che e presente in 64 diverse

ISOFORME che differiscono per una piccola parte genetica

- ESISTE UN SOLO GENE CODIFICANTE che viene ESPRESSO IN MODO DIVERSO e

modulato attraverso lo SPLICING e la produzione di mrna maturi diversi da un unico

gene.

QUESTO COMPORTA UN VANTAGGIO ENORME IN TERMINI DI DIMENSIONI DEL GENOMA

--> Se non esistesse lo splicing dovrebbero esserci 64 GENI DIVERSI con 64 frammenti

INTERGENICI di istruzione diverse ---> enorme spreco

conviene quindi trascrivere tutto e poi eliminare la parte che non serve

2: MOTIVO EVOLUTIVO

---> Le proteine sono organizzate in DOMINI codificati da SEQUENZE ESONICHE

SINGOLE intervallate da DNA INTERGENICO .

Casualmente si puo verificare una rottura a livello degli introni --> e quindi una

ricucitura casuale di domini funzionali che prima erano in posizioni diverse che ora si

trovano associati

---> SENZA QUESTO SISTEMA (se non esistesse il gran numero di introni) non ci

sarebbe potuta essere questa evoluzione e varieta enzimatica .

EVOLUZIONE FAVORISCE --> ESONE-INTRONE-ESONE-INTRONE

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-CONSERVARE IL GENOMA

.Replicazione

. riparazione di danni

REPLICAZIONE :

-Ad opera della [DNA POLIMERASI]--> usa [NUCLEOSIDI TRIFOSFATO] idrolizzando 2

FOSFATI (PIROFOSFATO) e usando il terzo per legame FOSFODIESTERICO tra nucleotidi

.è un [ENZIMA PROCESSIVO] --> perche resta sempre attaccato al dna e procede

linearmente in avanti

---> è DNA DIPENDENTE

---> non opera una scelta sui nucleotidi --> semplicemente i nucleotidi si portano

casualmente sul sito attivo e quando si porta quello che va bene che effettua legame

a idrogeno col filamento stampo la dna polimerasi ha tempo di fissarlo e procedere

oltre (1/4 di possibilita ma puo sbagliare )

. Non puo iniziare un nuovo filamento ex novo ma puo solo legare nucleotidi a un

filamento gia esistente ---> necessita di un [PRIMER 3'OH]

.Ha funzione [ESONUCLEASICA] ovvero si attacca a un estremita(ultimo nucleotide

ogni volta) e procedendo in una direzione puo rimuovere nucleotidi senza staccarsi

ogni volta a differenza delle [ENDONUCLEASI](pescano un nucleotide a caso e lo

tagliano,in seguito si staccano e non procedono il lavoro ) che necessitano ogni volta

di staccarsi .

[ESONUCLEASI ] e [DNA POLIMERASI] --> sono [enzimi processivi ]

[ENDONUCLEASI]--> non è un enzima processivo

[DNA POLIMERASI]--> procede in direzione 5-3'

[ESONUCLEASI]---> possono procedere in 5-3 o 3-5' (non la stessa esonucleasi)

[DNA POLIMERASI e ESONUCLEASI] sono associate in un unico complesso quindi

esistono dna polimerasi con associata esonucleasi che si muove in 5-3 oppure che si

muove in 3-5

--> ricordiamo che sono ENZIMI PROCESSIVI ACCOPPIATI .

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REPLICAZIONE :

esistono 3 teorie

-conservativa

-semiconservativa

-dispersiva

.ESPERIMENTO DI MESHELSON E STAEL --> facendo crescere un insieme di batteri

prima con azoto pesante poi con azoto normale , alla prima generazione ---> IL DNA

HA UNA DENSITA INTERMEDIA TRA PESANTE E LEGGERO --> scartata conservativa

.Proseguendo ancora di una generazione , si osservano due branche di DNA , una con

azoto leggero(sale piu in superficie) e una con azoto intermedio --> cio esclude la

replicazione dispersiva .

--> dimostrata semiconservativa .

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[PROCESSO REPLICATIVO]

SCHEMA : inizio-allungamento -terminazione

.Il problema è L inizio !

- nei BATTERI : [1 sola origine di replicazione ]

-negli EUCARIOTI : [piu origini di replicazione ]

---> prolificazione è regolata , non è tutto sincronizzato e serve un meccanismo di

controllo non vi e replicazione esponenziale ogni 23 minuti.

-si separano i filamenti e compare una [BOLLA DI REPLICAZIONE] bidirezionale (o piu di

una )

-------> FORCA DI REPLICAZIONE

-NEI BATTERI :

I: [ DNA A ] una proteina riconosce un apposita [SEQUENZA DI INIZIO] e inizia a

rompere qualche legame idrogeno

II: [DNA ELICASI] si lega e rompe ancora legami a idrogeno

III: [DNA PRIMASI] si lega e crea un primer 3 OH' ----> rna polimerasi puo creare un

nuovo filamento da 0 senza primer

----------------------------> FORMATO IL [PRIMOSOMA]

[DNA A ]-[DNA ELICASI]-[DNA PRIMASI]

IV formazione di [DNA CLAMP] o [PCNA](eucarioti)

--> struttura composta da 3 SUBUNITA LEGATE COVALENTEMENTE che formano un

anello dentro il quale scorre il DNA [SENZA LEGARSI COVALENTEMENTE] --> cosi

facendo si risolve il problema : la dna polimerasi deve infatti muoversi velocemente

ma anche avere affinita elevata per il dna

--> A questa struttura si ancora tutto il complesso di replicazione ---> funge da base di

ancoraggio

---------------------------> FORMATO IL [REPLISOMA]

.Le 2 polimerasi (1 per filamento ) avanzano una nella sua direzione congeniale l altra

in direzione opposta perche sono legate a un unico [PRIMOSOMA ] e [REPLISOMA DNA

CLAMP o PCNA]

--> La dna polimerasi nella direzione non congeniale ogni tanto scorre lungo un ansa e

si viene a trovare in corretta direzione 5-3 --> sintetizza un breve segmento preceduto

ogni volta da un [PRIMER 3 OH]

---> i frammenti prendono il nome di FRAMMENTI DI OKAZAKY e sono strutturati :

[SEGMENTO]-[PRIMER A RNA ]-[SEGMENTO]-[PRIMER A RNA ]....

ricordarsi che ovviamente rna primasi non necessita di primer !

---> pertanto si crea un

. [LEADING STRAND] sintetizzato in modo continuo senza primer in mezzo

.[LAGGING STRAND] sintetizzato in modo discontinuo intervallato da molti primer

3-oh'---> che andranno in seguito rimossi

26-2-2014

[MITOSI]

.Dopo aver duplicato i cromosomi in FASE S la cellula deve scegliere quali mandare da

una parte e quali dall altra in modo selettivo

COME FA ?

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I [CENTROSOMI ]vengono duplicati

II iniziano a formarsi GABBIA DI FIBRE DEL FUSO intorno a MEMBRANA NUCLEARE

---> intanto i CENTROSOMI migrano uno a un polo e uno all altro e gabbia di

microtubuli si tende intorn