Struttura acidi nucleici struttura DNA topoisomeri e topoisomerasi struttura RNA

SUPERAVVOLGIMENTI E TOPOISOMERASI

Il DNA duplex si curva su se stesso, assume strane forme strutturali, e dunque forma spesso degli superavvolgimenti. Questi superavvolgimenti topologici devono essere aperti nelle origini di replicazione o delle regioni dei promotori (quando c'è bisogno di replicare il genoma) grazie all'energia a molla contenuta da questi superavvolgimenti. Questa energia può essere liberata quando c'è una denaturazione (una separazione che avviene spesso tra A-T con sono due legami H), quando c'è la formazione di zone cruciformi che sottraggono giri di superavvolgimento, e quando c'è un cambio strutturale da forma B a forma Z grazie alla metilazione del DNA.

I topoisomeri sono molecole circolari annodate generalmente prodotte da diversi eventi di ricombinazione. Queste strutture sono variazioni di writhe (numero di volte che l'asse centrale della doppia elica incontra se stessa) e differiscono solo per numero di.

legame (cioè il numero di ''bolle'' che si formano quando i due filamenti s'incrociano rimanendo separati). I topoisomeri possono cambiare conformazione grazie a dei reagenti intercalanti come il bromuro di etidio, una molecola planare che si intercala tra le basi e diminuisce il twist di 26 gradi (13.8 molecole di etidio per srotolare il DNA di 360 gradi).

Spesso i superavvolgimenti possono risultare dannosi e dunque uno o entrambi i filamenti devono essere tagliati, fatti ruotare e infine rilegati. Per questo esistono le topoisomerasi, enzimi specifici in grado di tagliare il DNA. Tutte le DNA topoisomerasi hanno un meccanismo in comune, cioè il taglio: le topoisomerasi tagliano l'acido nucleico in zona del legame fosfodiesterico grazie alla tirosina attiva: un anello aromatico con gruppo OH in 1' presente sulla topoisomerasi, andando così a formare un legame OH (della topoisomerasi) – gruppo fosfato (acido nucleico). Anche se la

La rottura e la rilegazione del legame fosfodiesterico non richiedono energia, l'intero processo di modifica topologica utilizza sempre l'energia libera contenuta nel DNA superavvolto per mantenere la stabilità.

Le DNA topoisomerasi si differiscono invece per il meccanismo con il quale cambiano la topologia del DNA, e dunque esistono due strategie per portare avanti queste reazioni. La prima è la rotazione controllata che consiste in un semplice taglio su un filamento e rotazione, per poi rilegare. La seconda strategia è definita strand passage (passaggio del filamento) che consiste nel creare una rottura singola o doppio filamento, allargarla, e far passare attraverso il DNA per storcigliarlo, poi si rilega. La strand passage è quella adottata più frequentemente dalla topoisomerasi umane.

Le DNA topoisomerasi si differiscono anche per il meccanismo complessivo dello slegamento del DNA. Le topoisomerasi di tipo 1 (topoisomerasi 1A e 1B, generalmente

dei monomeri) usano sempre il meccanismo strand passage, e tagliano solo un filamento uno dei due filamenti in 5' che formano DNA. La topoisomerasi di tipo 2 (dimeri o polimeri) ha un meccanismo più complesso. Questa infatti ha una struttura a doppio cancello con quattro pinze, il primo paio di pinze agganciano un intervallo di DNA, il secondo paio agganciano un'altra parte di DNA superavvolta. Ora; la prima parte di DNA che è stata agganciata viene tagliata completamente, cioè i due legami fosfodiesterici (uno per ogni filamento del duplex) vengono spezzati e si ha dunque un'apertura completa del duplex. Si è formato un cancello, ora le seconde pinze (agganciate alla seconda parte di DNA) potranno far passare il secondo pezzo di DNA attraverso questo buco/cancello.

STRUTTURA RNA: La differenza principale tra DNA ed RNA sta nello zucchero che costituisce la catena nucleotidica; il ribosio usato dal RNA ha un gruppo ossidrilico (OH) in posizione 2'

collegano le basi tra loro. La seconda è che l'RNA può formare legami a idrogeno tra le basi complementari, come nel caso del DNA. L'RNA può assumere diverse conformazioni a causa delle sue proprietà chimiche e strutturali. Ad esempio, può formare strutture a doppio filamento, come l'RNA a doppia elica, o strutture a singolo filamento, come le anse e le forcine. Le diverse conformazioni dell'RNA sono importanti per le sue funzioni all'interno della cellula. Ad esempio, le anse possono essere coinvolte nella regolazione dell'espressione genica, mentre le forcine possono essere coinvolte nella sintesi proteica. Inoltre, l'RNA può formare complessi strutturali con altre molecole, come proteine o lipidi, che possono influenzare ulteriormente la sua conformazione e funzione. In conclusione, l'RNA può assumere diverse conformazioni strutturali grazie alle sue proprietà chimiche e strutturali. Queste diverse conformazioni sono importanti per le sue funzioni all'interno della cellula.