Di David H. Nguyen, Ph.D.
Gli enzimi che aggiungono nucleotidi a una catena di DNA sono chiamati polimerasi, di cui ce ne sono molti. Comprendere quali tipi di polimerasi svolgono quali funzioni e in quali circostanze chiarirà la complessità di questo argomento. I processi di trascrizione, produzione di RNA dal DNA, e replicazione, copia di DNA dal DNA, sono funzioni principali che richiedono la polimerasi per collegare i nucleotidi in lunghe catene. I procarioti, come i batteri, e gli eucarioti, come le cellule umane, hanno polimerasi che possono funzionare in modo diverso o simile, a seconda del contesto. Tuttavia, lo stesso tema centrale del collegamento accurato dei nucleotidi è presente sia nei procarioti che negli eucarioti.
Trascrizione eucariotica
L'RNA polimerasi II (RNA Pol II) è l'enzima che aggiunge nucleotidi a una nuova catena di DNA prodotta durante la trascrizione. Viene reclutato nel sito di inizio della trascrizione di un gene da un gruppo di fattori di trascrizione che legano la scatola TATA, che è una sequenza di nucleotidi vicino alla linea di partenza del gene. Questi fattori di trascrizione sono chiamati la famiglia TFII (per il fattore di trascrizione per la polimerasi II) delle proteine. Questi fattori di trascrizione aiutano l'RNA polimerasi II a iniziare a viaggiare lungo il DNA svolto. Mentre si muove, collega i nucleotidi in una nuova catena facendo corrispondere i nucleotidi fluttuanti liberi con le loro corrispondenti coppie di basi sul filamento modello di DNA.
Gli enzimi che aggiungono nucleotidi a una catena di DNA sono chiamati polimerasi, di cui ce ne sono molti. Comprendere quali tipi di polimerasi svolgono quali funzioni e in quali circostanze chiarirà la complessità di questo argomento. I processi di trascrizione, produzione di RNA dal DNA, e replicazione, copia di DNA dal DNA, sono funzioni principali che richiedono la polimerasi per collegare i nucleotidi in lunghe catene. I procarioti, come i batteri, e gli eucarioti, come le cellule umane, hanno polimerasi che possono funzionare in modo diverso o simile, a seconda del contesto. Tuttavia, lo stesso tema centrale del collegamento accurato dei nucleotidi è presente sia nei procarioti che negli eucarioti.
Trascrizione procariotica
La RNA polimerasi II batterica è un complesso proteico multi-subunità. Invece di essere reclutato nel sito di inizio della trascrizione dalle proteine della famiglia TFII - come accade con la versione eucariotica - l'RNA batterico Pol II ha una subunità chiamata fattore sigma. Il fattore sigma porta l'intero complesso RNA Pol II alla linea di partenza del gene. Il fattore sigma aiuta ad aprire la doppia elica del DNA, consentendo al complesso batterico RNA Pol II di scorrere lungo un filamento di DNA e iniziare ad aggiungere nuovi nucleotidi.
Gli enzimi che aggiungono nucleotidi a una catena di DNA sono chiamati polimerasi, di cui ce ne sono molti. Comprendere quali tipi di polimerasi svolgono quali funzioni e in quali circostanze chiarirà la complessità di questo argomento. I processi di trascrizione, produzione di RNA dal DNA, e replicazione, copia di DNA dal DNA, sono funzioni principali che richiedono la polimerasi per collegare i nucleotidi in lunghe catene. I procarioti, come i batteri, e gli eucarioti, come le cellule umane, hanno polimerasi che possono funzionare in modo diverso o simile, a seconda del contesto. Tuttavia, lo stesso tema centrale del collegamento accurato dei nucleotidi è presente sia nei procarioti che negli eucarioti.
Replicazione del DNA
La replicazione del DNA è generalmente simile tra eucarioti e procarioti. La replicazione è diversa dalla trascrizione in quanto entrambi i filamenti di DNA vengono copiati contemporaneamente: entrambi i filamenti di DNA fungono da modelli. Nella replicazione del DNA, un filamento di nuovo DNA viene prodotto come una catena continua (chiamata leader filamento), mentre l'altro filamento di nuovo DNA è costituito da brevi pezzi discontinui (chiamati lagging filo). La DNA polimerasi III è l'enzima che aggiunge nucleotidi per formare il filamento principale continuo. Un'altra polimerasi, la DNA polimerasi I, aggiunge nucleotidi per formare i frammenti discontinui (chiamati frammenti di Okazaki) sul filamento in ritardo.
Gli enzimi che aggiungono nucleotidi a una catena di DNA sono chiamati polimerasi, di cui ce ne sono molti. Comprendere quali tipi di polimerasi svolgono quali funzioni e in quali circostanze chiarirà la complessità di questo argomento. I processi di trascrizione, produzione di RNA dal DNA, e replicazione, copia di DNA dal DNA, sono funzioni principali che richiedono la polimerasi per collegare i nucleotidi in lunghe catene. I procarioti, come i batteri, e gli eucarioti, come le cellule umane, hanno polimerasi che possono funzionare in modo diverso o simile, a seconda del contesto. Tuttavia, lo stesso tema centrale del collegamento accurato dei nucleotidi è presente sia nei procarioti che negli eucarioti.
Più di una polimerasi
Ci sono cinque DNA polimerasi nei batteri e 15 negli esseri umani. Appartengono generalmente a tre classi diverse: A, B e X. Il DNA Pol III, che forma il filamento principale durante la replicazione del DNA, è un tipo di classe A e produce filamenti molto lunghi (30.000 nucleotidi) prima di cadere dal DNA. Il DNA Pol I, che produce i brevi frammenti discontinui di Okazaki sul filamento in ritardo, appartiene alla classe B: produce frammenti lunghi circa 600 nucleotidi. Infine, la classe X contiene polimerasi che sono coinvolte nella riparazione del DNA danneggiato. Aggiungono anche nucleotidi, ma sotto forma di corte catene.
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Riferimenti
- Biologia molecolare della cellula: l'RNA polimerasi II richiede fattori di trascrizione generali
- Biologia molecolare della cellula: i segnali codificati nel DNA dicono all'RNA polimerasi dove iniziare e dove fermarsi
- Biologia cellulare molecolare: i macchinari per la replicazione eucariotica sono generalmente simili a quelli di E. coli
- Recensioni critiche nella scienza delle piante: molteplici funzioni delle DNA polimerasi
Circa l'autore
David H. Nguyen ha un dottorato di ricerca ed è un biologo del cancro e scrittore di scienze. La sua specialità è la biologia dei tumori. Ha anche un forte interesse per le profonde intersezioni tra l'ingiustizia sociale e le disparità nella salute del cancro, che colpiscono in particolare le minoranze etniche e le popolazioni schiavizzate. È autore dell'eBook Kindle "Suggerimenti per sopravvivere a una scuola universitaria e professionale".
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