Il DNA contiene l’informazione genetica

Struttura a doppia elica del DNA

Il DNA è racchiuso nel nucleo cellulare Il nucleo è delimitato da un doppio strato di lipidi concentrici perforati al livello dei pori nucleari E’ supportato da una lamina nucleare che è un reticolo di filamenti intermedi All’interno del nucleo troviamo la cromatina (DNA + alcuni RNA + proteine) Nel nulceo possiamo trovare 1 o più nucleoli

Il DNA eucariotico è compattato in una serie di cromosomi I cromosomi sono lunghe sequenze di DNA che “portano”geni, le unità funzionali dell’eredità. I geni contengono l’informazione (le istruzioni) per produrre una proteina o un RNA

Organizzazione dei geni su un cromosoma umano

Sequenze che costituiscono il genoma umano

Statistiche del genoma umano

Ogni molecola di DNA che forma un cromosoma contiene un centromero, due telomeri ed origini di replicazione

I telomeri sono sequenze ripetute di DNA che permettono un efficiente replicazione alle estremità del cromosoma. Inoltre, identificando le estremità del cromosoma, impediscono che le estremità del cromosoma vengano riconosciute come molecole di DNA spezzato, che deve essere riparato. I centromeri sono sequenze di DNA che vengono riconosciute dal cinetocore che lega i cromosomi duplicati al fuso mitotico, permettendone la separazione. Le sequenze di origine di replicazione del DNA sono delle sequenze nucleotidiche al livello delle quali inizia la denaturazione del DNA, nella fase di inizio del processo replicativo, che porta alla formazione della forca replicativa.

I nucleosomi sono le unità base della struttura dei cromosomi I nucleosomi sono costituiti da proteine istoniche e da DNA I nucleosomi si ripetono ad intervalli di circa 200 coppie di basi Essi convertono una molecola di DNA in un filo di cromatina lungo circa 1/3 della lunghezza iniziale In questo stato di condensazione la fibra ha uno spessore di 11 nm

Formazione dell’ottamero istonico Gli istoni H3-H4 formano un tetramero cosituito da 2 dimeri H3-H4 Al tetramero H3-H4 si associano 2 dimeri H2A-H2B formando l’ottamero istonico

I nucleosomi hanno una struttura dinamica La struttura dinamica del nucleosoma rende accessibile il DNA a specifiche proteine che legano il DNA (Es. fattori trascrizionali)

Il legame DNA-Ottamero istonico può essere “allentato” da complessi di “rimodellamento della cromatina” ATP-dipendenti

L’ottamero istonico può essere disassemblato e riassemblato in posizioni diverse da complessi di rimodellamento della cromatina

L’ottamero istonico può anche essere sostituito con varianti istoniche dai complessi di rimodellamento della cromatina

La fibra di DNA in un nucleo interfasico ha uno spessore di 30 nm ed assume l’aspetto di un “filo di perle” In questa fibra di DNA i nucleosomi subiscono un ulteriore grado di compattamento 30 nm

Questo ulteriore grado di compattamento è determinato dall’interazione delle “code” degli istoni… …dall’ istone H1 che si posiziona al livello del DNA linker (tra due nucleosomi)

Gli istoni possono anche essere modificati covalentemente Essi possono essere acetilati, fosforilati, metilati…

Esempi di modifiche post-traduzionali degli istonii

Le modifiche degli istoni hanno specifiche funzioni

I cromosomi sono ripiegati in grandi anse di cromatina Sotto forma di fibra di 30 nm un cromosoma umano sarebbe lungo 0.1 cm, quindi ci sono più livelli di organizzazione della cromatina

Le anse sono di lunghezza diversa e possono contenere dalle 50000 a 200000 coppie di nucleotidi Una fibra così ripiegata assume uno spessore di 300 nm

I cromosomi mitotici rappresentano il massimo livello di condensazione della cromatina con uno spessore di 700 nm o 1400 nm (due cromatidi fratelli) La condensazione dei cromosomi interfasici avviene all’inizio della mitosi. L’espressione genica si spegne e gli istoni subiscono delle modifiche che aiutano a compattare la cromatina. Inoltre una ulteriore compattazione avviene grazie ad una classe di proteine ATP-dipendenti chiamate Condensine