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03 dna replicazione
- 1. Capitolo 3 La replicazione del DNA Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A http://www.guidobarbujani.it/index.php/1-genetica
- 2. Domande 3 Come avviene la replicazione del DNA? Quali enzimi sono necessari? I procarioti hanno poco DNA da replicare, gli eucarioti tanto. Procedono allo stesso modo, o in modi differenti?
- 3. Figura 3.1 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Tre modelli di replicazione del DNA
- 4. Figura box 3.1 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Centrifugazione in CsCl per la separazione di molecole di diversa densit
- 5. Figura 3.2 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Meselson e Stahl 1958
- 6. La replicazione del DNA 竪 semiconservativa
- 7. Colture di cellule di porcellino dIndia Aggiunta di 5-BUdR, analogo della timina, con minore tendenza a legarsi al colorante fluorescente Due cicli di replicazione: 1.TT, TT TU, UT 2. TU, UT TU, UU Cromosomi arlecchino Prova citologica della replicazione semiconservativa
- 8. Tre fasi nella replicazione del DNA 1. Inizio 2. Allungamento della catena 3. Fine
- 9. Allungamento della catena: Le DNA Polimerasi Possono aggiungere un nucleotide allestremit 3 libera di una catena di acido nucleico, se dispongono di nucleotidi trifosfati Possono rimuovere un nucleotide allestremit 3 o 5 di una catena di acido nucleico Non possono iniziare la replicazione se non dispongono di una catena con lestremit 3 libera Non possono legare fra loro due frammenti di DNA
- 10. Le DNA P di Escherichia coli
- 11. Nella replicazione di Escherichia coli DNA stampo (elica singola) + primer + dATP, dCTP, dGTP, dTTP una DNA polimerasi DNA a doppia elica Energia di legame 5---(n-nucl)---3 + dXTP 5---(n+1-nucl)---3 + energia La DNAP III: Allunga la doppia elica in direzione 53 Controlla lappaiamento fra basi, e se 竪 imperfetto rimuove lultimo nucleotide aggiunto (attivit proof-reading) La DNAP I: Degrada lRNA nella doppia elica in direzione 53 Allunga la doppia elica, estendendo il frammento in direzione 53 e rimpiazzando lRNA stampo La DNA PII: ripara il DNA danneggiato
- 12. Figura 3.3 Allungamento della catena di DNA
- 13. Correzione di bozze: Meccanismo dazione delle DNA P III batteriche (attivit esonucleasica 3 5) Subunit Q
- 14. Figura 3.4 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Proteina iniziatrice (DnaA) SSB (single-strand binding proteins Elicasi (DnaB e DnaC) Primasi = RNA P Inizio della replicazione La replicazione del DNA inizia con la produzione di RNA
- 15. Inizio della replicazione: elica leading e elica lagging
- 17. La replicazione procede nelle due direzioni a partire dalla forcella Frammenti di Okazaki
- 18. Durante la replicazione, la stessa elica 竪, in tratti diversi, leading e lagging
- 20. Figura 3.5 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A In sintesi:
- 21. Figura 3.9 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Filamento leading e filamento lagging occupano entrambe le eliche, in posizioni diverse
- 22. Figura 3.7 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Fine della replicazione: la ligasi
- 23. Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Figura 3.6 Fine della replicazione
- 24. Figura 3.10 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Replicazione di cromosomi circolari Nella foto: SV40
- 25. I superavvolgimenti sono un problema per la replicazione di cromosomi circolari 100 superavvolgimenti
- 28. Mechanism of Action of Topoisomerase UCSD https://www.youtube.com/watch?v=3QWA-tFdGN8
- 30. Schema dei passaggi enzimatici nella replicazione di E. coli 1. La topoisomerasi fa rilassare il filamento 2. La proteina iniziatrice si lega a ori-C 3. Due elicasi (una per ciascuna forca replicativa) denaturano e svolgono un tratto della doppia elica 4. Le single-strand binding proteins stabilizzano il DNA ad elica singola, senza coprire le basi 5. La RNA polimerasi (primasi) si lega allelicasi e sintetizza un innesco di circa 30 paia di basi 6. La DNA P III lo estende da 5 a 3 7. Ad ogni passaggio la DNA P III rimuove gli appaiamenti sbagliati (proof-reading) 8. La DNA P I degrada linnesco ed estende il frammento adiacente, procedendo da 5 a 3 9. La ligasi salda i filamenti adiacenti, senza aggiungere alcun nucleotide
- 31. Due eccezioni 陸X174: DNA a singolo filamento DNA P DNA P
- 32. Due eccezioni Mosaico del tabacco: RNA DNA P* * DNA polimerasi RNA dipendente! (trascrittasi inversa) DNA P
- 33. Ciclo cellulare in Eucarioti e procarioti (ore) Organismo M G1 S G2 Totale E. coli 1 Lievito 20 25 40 35 2 Piante 1 8 12 8 29 Uomo 1 8 10 5 24 Velocit di replicazione: E. coli: 50000 basi al minuto Drosophila: 2600 basi al minuto Topo: 2200 basi al minuto Il genoma umano 竪 circa 1000 volte pi湛 grande di quello di E. coli
- 34. Figura 3.13 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Negli Eucarioti, molte bolle di replicazione in ogni cromosoma I cromosomi eucarioti sono lineari, non circolari
- 35. Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Figura 3.14 Diverse regioni del cromosoma si replicano simultaneamente
- 36. Quando tutto il DNA 竪 stato replicato, per legare fra loro i frammenti ci vuole la ligasi La ligasi catalizza la formazione di un legame fosfodiestereo
- 37. Negli eucarioti superiori DNA P 留: sintesi del primer DNA P 硫: riparazione del DNA nucleare DNA P 粒: replicazione, solo nei mitocondri DNA P 隆: sintesi dellelica lagging DNA P 竜: sintesi dellelica leading* * Finora dimostrato solo nel lievito SPECIE Dimens. genoma N repliconi velocit replicazione/min E. coli: 4,2 Mb 1 50000 Drosophila: 140 Mb 3500 2600 Topo: 3200 Mb 25000 2200
- 38. In sintesi, negli eucarioti superiori DNA P竜 DNA P隆
- 39. E alla fine? Figura 3.15 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A
- 40. Telomerasi Le regioni terminali dei cromosomi (telomeri) contengono sequenze ripetute: Ciliati (Tetrahymena): n(TTGGGG) Flagellati (Trypanosoma), uomo: n(TTAGGG) Lenzima telomerasi contiene un tratto di RNA complementare alla sequenza ripetuta e lo usa come primer per replicare lestremit telomerica 5: 竪 una DNA P RNA dipendente Carol Greider
- 41. Figura 3.16 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Come funziona la telomerasi
- 43. Figura 3.17 Peter J Russell, Genetica 息 2010 Pearson Italia S.p.A Ma ancora non 竪 finita: si raddoppiano anche i nucleosomi
- 44. Negli eucarioti, sintesi e degradazione di cicline, prodotte da geni-orologio regolano il ciclo cellulare
- 45. Riassunto 3 La replicazione del DNA 竪 semiconservativa: unelica serve da stampo e viene mantenuta invariata, laltra viene sintetizzata ex novo. La replicazione richiede lintervento di enzimi: RNA e DNA polimerasi, ligasi, elicasi e topoisomerasi, e di altre proteine Nei procarioti la replicazione procede da un unico punto iniziale, negli eucarioti ciascun cromosoma ha varie origini di replicazione da cui iniziano sintesi simultanee; in questo modo, un insieme di enzimi complessivamente pi湛 lento riesce a ridurre i tempi di replicazione del DNA eucariote. Nella replicazione dei genomi lineari, ha un ruolo importante la telomerasi