S G0 G1 G2 M Il ciclo cellulare dei mammiferi Sintesi DNA e sintesi istoni Crescita rapida e preparazione per la sintesi del DNA S fase G0 G1 fase Cellule quiescenti G2 fase La fase S (per la sintesi) del ciclo cellulare è quando i cromosomi si replicano. Ciò richiede sintesi del DNA e degli istoni (per fare le proteine che impacchetteranno il DNA di nuova replicazione). M Crescita e preparazione per la divisione cellulare fase Mitosi

Replicazione del DNA è semi-conservativa Filamenti di DNA parentali Ogni filamento parentale serve da stampo per un filamento figlio La replicazione del DNA è detta “semiconservativa” perchè ogni filamento della doppia elica del DNA serve da stampo per la sintesi di un nuovo filamento complementare di DNA. Pertanto, i cromosomi replicati da poco consistono di un filamento di DNA vecchio e uno nuovo. Filamenti di DNA figli

Origini di replicazione del DNA in cromosomi di mammiferi origini di replicazione del DNA (ogni ~150kb) 5’ 3’ 3’ 5’ replicazione bidirezionale bolla replicazione Ogni cromosoma consiste di un lungo filamento di DNA, per il quale la lunghezza completa ha bisogno di essere replicata in un periodo di tempo relativamente corto (in poche ore). Ciò è accompagnato da multipli origini di replicazione del DNA in ogni cromosoma, che sono distanziate ogni ~150 kb. La replicazione inizia indipendentemente ad ogni origine e procede bidirezionalmente allorquando i nuovi filamenti di DNA (rosso) sono sintetizzati. Le risultanti “bolle di replicazione” poi si fondono insieme o si incorporano completando la sintesi dei cromosomi figli. fusione di bolle 5’ 3’ 3’ 5’ cromosomi figli 5’ 3’ 3’ 5’

Reazione catalizzata da DNA polimerasi Questa figura mostra la reazione catalizzata dalla DNA polimerasi. E’ mostrato un residuo T su un filamento stampo a cui è appaiato il nucleotide 3‘ A di un nuovo filamento appena sintetizzato. Questo A ha un’estremità 3' OH libera. La DNA polimerasi aiuta a guidare il prossimo ingresso del nucleotide, in questo caso un residuo 'G‘, di cui la base si appaierà con una 'C ‘sul filamento stampo. Una volta in posizione, l’enzima catalizza l’attacco mediante il 3' OH sull’alfa fosfato del dGTP, formando un legame 3', 5'-fosfodiestereo, e rilasciando pirofosfato, che è poi idrolizzato a 2 molecole di fosfato inorganico. Bisogna ricordare che tutte le DNA polimerasi richiedono un primer (o una catena crescente di DNA) con un 3' OH libero. Come si può vedere in figura, il nuovo filamento di DNA cresce in direzione 5' - 3‘; tuttavia, alcune DNA polimerasi hanno anche un’attività di correzione di bozze 3’-5’, che può rimuovere il nucleotide terminale 3’ nel caso che la polimerasi fa un errore. Reazione catalizzata da DNA polimerasi tutte le DNA polimerasi richiedono un primer con un gruppo libero 3’ OH tutte le DNA polimerasi catalizzano crescita della catena in direzione 5’ a 3’ • alcune DNA polimerasi hanno un’attività proofreading 3’ a 5’

Proprietà delle DNA polimerasi DNA polymerases of E. coli_ pol I pol II pol III (core) Polimerizzazione: 5’ - 3’ si si si Proofreading esonucleasi: 3’ - 5’ si si si esonucleasi riparazione : 5’ - 3’ si no no DNA polimerasi III è il principale enzima replicativo DNA polimerasi I ha un ruolo nella replicazione per riempire i gaps e tagliare i primers sul filamento lagging, ed è anche un enzima riparo La principale DNA polimerasi richiesta per la replicazione del DNA in E.coli sono DNA polimerasi I e III. Entrambe hanno attività polimerizzante 5’-3’ e attività proofreading 3’-5’. La DNA polimerasi I rimuove anche gli RNA primer ed è anche un enzima di riparazione del DNA, e pertanto richiede un’attività esonucleasica 5’-3’. tutte le DNA polimerasi richiedono un primer con un gruppo3’ OH libero tutte lel DNA polimerasi catalizzano crescita catena in direzione 5’ - 3’ alcune DNA polimerasi hanno un’ attività proofreading 3’ - 5’

o replisoma

p p

La formazione di questo complesso causa deformaz La formazione di questo complesso causa deformaz. strutturale del DNA con denaturazione delle ripetizioni delle 13 paia di basi AT che provoca l’apertura di questa regione e l’ingresso di dnab.