{"id":601,"date":"2005-03-05T00:00:00","date_gmt":"2005-03-04T23:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"601","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/601\/","title":{"rendered":"Buongiorno. Vorrei una spiegazione sulla attivit\u00e0 esonucleasica della DNA polimerasi durante la replicazione. Grazie. Pietro"},"content":{"rendered":"

Il Dna \u00e8 un doppio filamento costituito da due catene di nucleotidi. Ciascun nucleotide \u00e8 costituito da uno zucchero, il desossiribosio, un gruppo fosfato e una base azotata. Lo zucchero costituisce lo scheletro del singolo filamento e si trova all\u2019esterno della struttura. Il legame che si instaura tra i diversi nucleotidi della singola catena \u00e8 di tipo fosfodiesterico, il gruppo OH in posizione 3 del desossiribosio si lega al gruppo fosfato in posizione 5. Si usa quindi definire una estremit\u00e0 3\u2019 del filamento, laddove troviamo il gruppo in posizione 3 libero, e un\u2019estremit\u00e0 5\u2019.<\/p>\n

All\u2019interno della struttura sporgono dai due filamenti le basi azotate. Queste basi possono essere quattro: adenina (A), timida (T), citosina (C) e guanina (G). Se consideriamo il singolo filamento, non esistono restrizioni nella sequenza con cui queste basi si susseguono. Se consideriamo invece la coppia di catene, riscontriamo un appaiamento obbligato tra le basi che si fronteggiano e cio\u00e8 AT e CG. Ci\u00f2 \u00e8 dovuto al numero di legami che si formano tra le basi e alla distanza che le coppie occupano. <\/p>\n

Durante la duplicazione del DNA, un enzima specifico, la DNA polimerasi, costruisce una nuova catena di DNA su ognuna delle due catene preesistenti, seguendo ovviamente la regola dell\u2019appaiamento tra le basi. La costruzione del nuovo filamento avviene solo in direzione 5\u2019->3\u2019 per le caratteristiche intrinseche al legame stesso. Bisogna inoltre ricordare che questo enzima necessita di un innesco a RNA, cio\u00e8 di una breve sequenza di RNA (RNA primer) da cui partire per sintetizzare il nuovo filamento, dal momento che \u00e8 in grado solo di aggiungere nucleotidi a una catena preesistente.<\/p>\n

Questa premessa \u00e8 necessaria per spiegare i due tipi di attivit\u00e0 esonucleasica che troviamo associati alla DNA polimerasi: un\u2019attivit\u00e0 esonucleasica 3\u2019->5\u2019 e una 5\u2019->3\u2019. L\u2019attivit\u00e0 esonucleasica \u00e8 a carico di un sito della polimerasi stessa, distinto dal sito di polimerizzazione, o di una proteina del complesso. Esiste infatti pi\u00f9 di una DNA polimerasi con caratteristiche distinte, sia in procarioti, quali Escherichia coli, sia negli eucarioti. Queste isoforme possono o no presentare attivit\u00e0 esonucleasica.<\/p>\n

Possiamo utilizzare come esempio la DNA polimerasi I di E. coli, che presenta entrambe le attivit\u00e0 esonucleasiche. L\u2019attivit\u00e0 esonucleasica permette di excidere il nucleotide terminale della catena sia dall\u2019estremit\u00e0 3\u2019 (3\u2019->5\u2019) che dalla 5\u2019 (5\u2019->3\u2019). L\u2019esonucleasi 3\u2019->5\u2019 permette alla DNA polimerasi di fare un passo indietro. L\u2019azione \u00e8 simile a quella che si fa durante la battitura di un testo con il tasto \u201cdelete\u201d. Utilizzando lo stesso paragone, l\u2019esonucleasi 5\u2019->3\u2019 equivale invece al tasto \u201ccancel\u201d. L\u2019attivit\u00e0 esonucleasica 3\u2019->5\u2019\u00e8 la prima linea di difesa per correggere gli errori compiuti in fase di copiatura dalla DNA polimerasi stessa. Il tasso di incorporazione di nucleotidi sbagliati, che presentano quindi un errato appaiamento con il nucleotide corrispondente dell\u2019altra catena, della polimerasi \u00e8 infatti troppo elevato (circa 1 su 106). In un mammifero sono presenti circa 3X10 9<\/sup> nucleotidi e quindi senza controllo il tasso di mutazione sarebbe altissimo (la mutazione \u00e8, in parole povere, proprio il cambiamento di uno o pi\u00f9 nucleotidi nella sequenza originaria del DNA). La DNA polimerasi 3 riesce a riconoscere un appaiamento errato, forse grazie alle tensioni che si originano nella struttura, ferma l\u2019avanzamento della polimerizzazione e torna indietro, excidendo i nucleotidi fino a quello appaiato scorrettamente. A questo punto riprende la polimerizzazione. Una polimerasi che presenti attivit\u00e0 esonucleasica 3\u2019->5\u2019 viene definita \u201cproof-reading\u201d. L\u2019importanza di tale catalisi enzimatica \u00e8 tale che una mutazione che la riduca o la annulli \u00e8 pressoch\u00e9 incompatibile con la vita.<\/p>\n

Le cause dell\u2019errato appaiamento delle basi sono varie e legate sia l\u2019attivit\u00e0 intrinseca della DNA polimerasi, sia alla possibilit\u00e0 delle basi di trovarsi transientemente in una forma tautomerica (detta rara ma che si presenta 1 volta ogni 104 <\/sup>-105<\/sup> basi) che permette appaiamenti diversi dai canonici, sia da agenti esterni che vanno a ledere la struttura del DNA alterandolo chimicamente (alchilazione, ossidazione, etc.)<\/p>\n

L\u2019attivit\u00e0 esonucleasica 5\u2019->3\u2019 \u00e8 invece necessaria per eliminare i primer di RNA utilizzati come innesco della polimerasi, che vengono sostituiti da DNA. Ricordiamo che negli eucarioti sono presenti molteplici punti di innesco e quindi numerosi tratti di RNA che interrompono la catena di DNA neoformata. Inoltre, dal momento che l\u2019attivit\u00e0 polimerasica avanza solo in direzione 5\u2019->3\u2019, un filamento viene duplicato in maniera continua mentre l\u2019altro viene duplicato in frammenti, con numerosissimi inneschi di RNA. Su quest\u2019ultimo filamento l\u2019attivit\u00e0 esonucleasica 5\u2019->3\u2019 \u00e8 quindi indispensabile.<\/p>\n

Per un riassunto delle possibili mutazioni nel DNA si veda:
http:\/\/www.unicz.it\/didattica\/lauree\/biotecnologie\/dispense\/biologiamolecolare\/cuda\/RiparazioneDNA.pdf<\/a> <\/p>\n

Per ulteriori dettagli sulla duplicazione del DNA, la cui spiegazione qui sarebbe troppo complessa, si vedano: www.unicz.it\/didattica\/lauree\/biotecnologie\/dispense\/biologiamolecolare\/cuda\/ReplicazioneDNA.pdf<\/a> it.wikipedia.org\/wiki.cgi?Dna <\/a><\/p>\n

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