replicazione del DNA
replicazione del DNA
Complesso processo molecolare che porta alla formazione di due molecole di DNA identiche. La replicazione è necessaria perché ogni cellula prima di generare una cellula figlia deve produrre una copia di ogni suo cromosoma ovvero dell’intero genoma. La struttura stessa della molecola di DNA suggerì ai suoi scopritori il meccanismo su cui si basa la replicazione. Ogni molecola di DNA è costituita da due filamenti ognuno dei quali è formato da una lunga successione di quattro nucleotidi (chiamati per semplicità basi). I nucleotidi di un filamento si appaiano con quelli dell’altro mediante legame chimico specifico: adenina con timina, citosina con guanina. La doppia elica di DNA risulta quindi formata da due filamenti complementari tra loro. I filamenti hanno estremità (denominate 5′ e 3′) chimicamente distinguibili e ciò definisce la loro direzionalità: i due filamenti della doppia elica sono appaiati in modo antiparallelo. La replicazione inizia con l’apertura di una specifica regione della doppia elica (detta origine di replicazione) e quindi con la rottura dei legami chimici tra le basi. L’enzima che provvede alla sintesi del nuovo filamento aggiunge le basi in direzione 5′→ 3′ secondo la complementarità dettata dal filamento che funge da stampo e riformando la doppia elica tra questo e il filamento neoformato. La sintesi di uno dei due filamenti è complicata dalla direzionalità dell’allungamento che è sempre 5′→ 3′. In pratica il filamento direzionato 5′→ 3′, è sintetizzato in modo discontinuo. Man mano che il DNA si apre vengono sintetizzati solo brevi frammenti che verranno saldati assieme da enzimi specifici col risultato finale di un filamento neosintetizzato formante la doppia elica col filamento stampo. Il processo di sintesi dell’intero genoma è velocizzato dalla presenza di multiple origini di replicazione. Il genoma umano, per es., consiste di 46 cromosomi, comprendenti poco più di sei miliardi di basi, lungo i quali sono presenti ca. 30.000 origini di replicazione. Il processo di replicazione è soggetto a controlli multipli, tesi, per es., ad assicurare che ogni origine di replicazione funzioni una sola volta a ogni duplicazione del genoma e che la sintesi del nuovo filamento sia una copia accurata.