Strutture del DNA

Cominciamo ora a vedere più da vicino la struttura del DNA e poi i processi che permettono di trasmettere, mantenere e modificare questa molecola da una generazione allaltra. Cercheremo cioè di rispondere alle seguenti domande sulla molecola di DNA: - Come può la struttura determinare la funzione? - Come può essere contenuta nel nucleo, date le sue dimensioni estremamente lunghe? - Come viene replicata in modo così accurato durante il ciclo cellulare? - Come viene protetta e riparata da danneggiamenti spontanei o ambientali? - Come si scambiano le sequenze fra cromosomi nei processi di ricombinazione?

Oggi sappiamo che la molecola di DNA è sottoposta sia a processi di conservazione (riparo del danno) che di cambiamento (evoluzione), oltre che a forze che tendono a: - separarne i filamenti, - contorcerla in strutture topologiche ben definite - avvolgerla attorno a proteine che generano strutture specifiche, o che rompono e richiudono la doppia elica. Tutte queste operazioni sono mediate da enzimi e apparati molecolari specifici, che permettono la propagazione, il mantenimento e la modificazione del materiale genetico. Cominciamo col vedere la struttura del DNA a livello atomico, la chimica delle basi, linterazione fra le coppie di basi che tengono uniti i due filamenti, le costrizioni topologiche cui è sottoposto il DNA, gli effetti biologici di tali costrizioni e gli enzimi che le modificano.

Le varie forme del DNA

Confronto fra le forme A, B e Z Forma AForma BForma Z Senso dellelicaDestrorsa DestrorsaSinistrorsa Diametro 26 Å20 Å18 Å Coppie basi/giro Distanza fra le basi2.6 Å 3.4 Å 3.7 Å Piegamento basi rispetto20°6°7° alla normale allasse Conformazione zuccheroC3-endoC2-endoC2-endo (Py) C3-endo (Pu) Conformazione legameAntiAntiAnti (Py) N-glicosidicoSyn (Pu)

Strutture dellRNA

Topologia del DNA

Il DNA è una molecola flessibile, la cui struttura (e dinamica) dipende molto dalla forza ionica e dalla natura delle proteine con cui interagisce. Se la molecola è lineare e con terminali non vincolati, il numero di avvolgimenti di un filamento attorno allaltro può variare per rotazione reciproca. Se però la molecola è circolare chiusa, o le estremità sono vincolate, es. da interazioni con proteine, il numero di giri di un filamento attorno allaltro non può variare, ossia ha una topologia ben definita. Nonostante ciò, i due filamenti devono essere separati in molti processi, come replicazione e trascrizione. Capire la topologia del DNA e come la cellula possa modificarla a proprio vantaggio è di fondamentale importanza in biologia molecolare.