Biologia e genetica - mutazioni del genoma

Malfunzionamenti e riparazione della DNA polimerasi

Errori della DNA polimerasi nei batteri

La DNA polimerasi può commettere errori. Nei batteri, si verifica 1 errore ogni 10 basi in ogni 9 generazioni.

Correzione delle bozze

Le basi possono alterarsi spontaneamente. La correzione delle bozze è essenziale per mantenere l'integrità del DNA.

Alterazioni del DNA

Il DNA può subire alterazioni indotte da agenti fisici e da agenti chimici.

Riparazione del DNA danneggiato

Il DNA danneggiato viene riparato attraverso due sistemi di riparazione.

Varie DNA polimerasi

Le DNA polimerasi sono numerose nelle cellule dei mammiferi:

• α
• β
• γ
• δ
• ε

Polymerization: 5′ → 3′ + + + + +

Exonuclease proofreading activity: 3′ → 5′ − − + + +

Sintesi da: RNA primer + − − + ?

DNA primer + + + + +

Associazione con DNA primase + − − − −

Sensibilità all'aphidicolin (inibitore della sintesi del DNA cellulare) + − − + +

Localizzazione cellulare: Nuclei + + − + +

Mitochondria − − + − −

* Le DNA polimerasi del lievito I, II e III sono equivalenti rispettivamente alle polimerasi α, β e δ. I e III sono essenziali per la vitalità cellulare.

† La polimerasi β è più attiva su molecole di DNA con gap di circa 20 nucleotidi ed è ritenuta coinvolta nella riparazione del DNA.

‡ FEN1 è l'esonucleasi eucariotica 5′ → 3′ che rimuove i primer di RNA. È simile per struttura e funzione al dominio della polimerasi I di E. coli che contiene l'attività esonucleasica 5′ → 3′.

Malattie ereditarie legate a difetti della riparazione del DNA

La riparazione del DNA difettosa può causare malattie genetiche ereditarie.

Classificazione del DNA eucariotico

• Geni codificanti proteine
  • Geni solitari
  • Geni duplicati e diverzificati (famiglie geniche funzionali e pseudogeni non funzionali)
• Geni ripetuti in tandem che codificano rRNA, 5S rRNA, tRNA e istoni
• DNA ripetitivo
  • DNA moderatamente ripetuto (elementi mobili del DNA)
  • Trasposoni
  • Retrotrasposoni virali
• DNA a sequenza semplice (DNA satellitare: es. telomeri)
• Elementi intercalati lunghi (LINES; retrotrasposoni non virali)
• Elementi intercalati corti (SINES; retrotrasposoni non virali)
• DNA spaziale non classificato

Genomi a confronto

La struttura "tipo" di un cromosoma umano è esaminata per il confronto dei genomi.