Il genoma umano 09_26_noncoding.jpg

Cromatina e Nucleosoma

Sintesi del DNA REPLICAZIONE Sintesi RNA TRASCRIZIONE Sintesi delle proteine TRADUZIONE

Perché l’informazione genetica possa essere trasferita alle cellule figlie e/o alle generazioni successive occorre che il DNA sia replicato.

Esperimento di Meselson-Stahl Bisogna trovare un modo per PESARE il DNA NUOVO-VECCHIO

The Meselson-Stahl Experiment Transfer to normal N14 media Bacteria grown in N15 media for several replications After 20 min. (1 replication) transfer DNA to centrifuge tube and centrifuge Semi-conservative model prediction Dispersive model prediction Conservative model prediction X

Esperimento di Meselson-Stahl

The Meselson-Stahl Experiment Transfer to normal N14 media Bacteria grown in N15 media for several replications After 20 min. (1 replication) transfer DNA to centrifuge tube and centrifuge Semi-conservative model prediction Conservative model prediction Dispersive model prediction X The conservative and dispersive models make predictions that do not come true thus, by deduction, the semi-conservative model must be true. X Prediction after 2 or more replications

Cromatina e Nucleosoma

DNA replication is “semi-conservative” (Meselson & Stahl, 1958)

“It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.” J.D. Watson F.H.C. Crick Nature (1953) p 737.

Sintesi del DNA - REPLICAZIONE Arthur Kornberg - 1959 DNA Polimerasi 3-dNTPs 2- Primer 3’OH 1- DNA Stampo

3’ end 5’end 5’ end 3’ end O 3’end

La replicazione del DNA La DNA polimerasi (DNA pol) è il complesso enzimatico responsabile della sintesi di DNA Tutte le polimerasi note non sono in grado di sintetizzare DNA de novo, ma estendono eliche preesistenti (primers) Non è in grado di denaturare il dsDNA nelle due eliche da copiare Le due eliche di una molecola di DNA hanno polarità chimiche opposte (antiparallele)

ERROR RATES USA POST First class mail 13 late deliveries per 100 parcels Airline luggage 1 lost bag per 200 Driving a car in USA 1 death/104 people/ year DNA replication (without mismatch repair) 1 per 107 nucleotides DNA replication (with mismatch repair) 1 per 109 nucleotides DNA polymerase has a proof-reading activity

In 20 Km di strada non posso fare neppure un errore di 3 mm (1 BASE)

GTGCACCTGACTCCTGAGGAG Glu Single point mutation GTGCACCTGACTCCTGAGGAG Glu GTGCACCTGACTCCTGTGGAG Val Sickle-cell anemia

3’ end 5’end 5’ end 3’ end O 3’end

DNA POLIMERASI

Le DNA polimerasi The human genome encodes at least 14 DNA-dependent DNA polymerases--a surprisingly large number. These include the more abundant, high-fidelity enzymes that replicate the bulk of genomic DNA, together with eight or more specialized DNA polymerases that have been discovered in the past decade

Le DNA polimerasi

3’ end 5’end 5’ end 3’ end O 3’end

06_05_replic.origin.jpg Origine di Replicazione Replication Bubble

Replication Fork DNA POLIMERASI 3’ 5’ 5’ 3’

La più frequente replicazione del DNA umano è bidirezionale

Sequenza consensus di Ori di E.coli La replicazione del DNA inizia in siti cromosomici specifici: Origini di Replicazione Sequenza consensus di Ori di E.coli In genere, in tutti gli organismi, le Ori sono: (1)segmenti di DNA unici costituiti da multiple corte sequenze ripetute, (2) riconosciute da proteine multimeriche (multimeric origin-binding proteins) (3) sono ricche di A-T.

06_09_Replic.forks.jpg 06_09_Replic.forks.jpg

La DNA ELICASI Video elicasi

Replication Fork DNA POLIMERASI 3’ 5’ 5’ 3’

5’ 3’ 5’ 3’ ELICASI 3’ 5’ 5’ 3’ SINTESI DEL FILAMENTO “GUIDA”

SINTESI DEL FILAMENTO “GUIDA” 5’ 3’ 5’ 3’ DNA POLIMERASI 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ SINTESI DEL FILAMENTO “GUIDA”

SINTESI DEL FILAMENTO “GUIDA” 5’ 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ DNA POLIMERASI 3’ DNA POLIMERASI 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 5’ SINTESI DEL FILAMENTO “GUIDA”

La sintesi all’estremità 5’ 3’ 5’ 3’ NON e’ POSSIBILE La sintesi all’estremità 5’ DNA POLIMERASI 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’

5’ 3’ 5’ 3’ ELICASI 3’ 5’ 5’ 3’ SINTESI DEL FILAMENTO “LENTO”

La sintesi del secondo filamento avviene in modo DISCONTINUO 5’ 3’ 5’ 3’ La sintesi del secondo filamento avviene in modo DISCONTINUO Filamento “LENTO” DNA POLIMERASI 3’ 5’ 200 basi 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ DNA POLIMERASI

La sintesi avviene in modo DISCONTINUO 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ DNA POLIMERASI 200 basi 3’ DNA POLIMERASI 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ La sintesi avviene in modo DISCONTINUO

La sintesi avviene in modo DISCONTINUO 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ DNA POLIMERASI 3’ 5’ DNA POLIMERASI 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ La sintesi avviene in modo DISCONTINUO

La replicazione avviene in modo - continuo per un filamento (GUIDA-LEADING) - discontinuo per l’altro (LENTO-LAGGING) Forca crescente Eliche parentali Movimento della Forca

Video DNA polimerasi

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

Sintesi della lagging strand

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

La processività della DNA polimerasi è incrementata dal dimero della subunità  “clamp”

Which enzyme synthesizes the primer? PRIMASI Synthesizes RNA primer!

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

Sintesi della lagging strand

I frammenti di Okazaki sono “chiusi” mediante l’azione di una LIGASI

I frammenti di Okazaki della lagging strand vengono legati per creare un’elica continua

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

Le leading e lagging strands sono sintetizzate contestualmente

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

2. Movie –

DNA topoisomersi I

DNA TOPOISOMERASI II

Replicazione e ISTONI

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

06_12_asymmetrical.jpg 06_12_asymmetrical.jpg

Video-telomerasi

La replicazione eucariota è molto simile a quella di E. coli