L'acido desossiribonucleico, o DNA, contiene le informazioni genetiche tramandate da una generazione all'altra. Nel tuo corpo, ogni cellula contiene almeno un set del tuo intero corredo genetico, ospitato in 23 diversi cromosomi. In effetti, la maggior parte delle tue cellule ha due set, uno da ciascun genitore. Prima che una cellula possa dividersi, deve replicare accuratamente il suo DNA in modo che ogni cellula figlia riceva informazioni genetiche complete e corrette. La replicazione del DNA include un processo di correzione delle bozze che aiuta a garantire l'accuratezza.
Struttura del DNA
Il DNA è una lunga molecola con una spina dorsale di zuccheri alternati e gruppi fosfato. Una delle quattro basi nucleotidiche - adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T) - pende da ciascuna unità di zucchero. La sequenza delle quattro basi crea il codice genetico per la produzione delle proteine. I nucleotidi di due filamenti di DNA si legano tra loro per formare la familiare struttura a doppia elica. Le regole di abbinamento delle basi richiedono che A si leghi solo a T e C si leghi solo a G. La cellula deve obbedire a queste regole di accoppiamento durante la replica per mantenere l'accuratezza ed evitare mutazioni.
replica
La replicazione è semi-conservativa: le eliche appena replicate contengono un filamento originale e uno di nuova sintesi. Il filo originale serve come modello per la creazione del nuovo filo. Enzimi elicasi decomprimere la struttura a doppia elica per esporre i due filamenti modello. L'enzima DNA polimerasi è responsabile della lettura di ciascun nucleotide su un filamento stampo e dell'aggiunta della base complementare sul nuovo filamento allungato. Ad esempio, quando la polimerasi incontra una base G su un filamento modello, aggiunge al nuovo filamento un'unità zucchero-fosfato contenente una base C.
Correzione di bozze
La DNA polimerasi è un enzima notevole. Non solo assembla nuovi filamenti di DNA una base alla volta, ma corregge anche il nuovo filamento mentre procede. L'enzima può rilevare una base errata sul nuovo filamento, eseguire il backup di un'unità di zucchero, eliminare la base danneggiata, sostituirla con la base corretta e riprendere a replicare il filamento modello. La capacità di eliminare la base errata, chiamata attività esonucleasica, è incorporata nei complessi della DNA polimerasi. La correzione di bozze si traduce in un tasso di precisione di circa il 99 percento.
Riparazione mancata corrispondenza
La replica accurata è abbastanza importante che le cellule hanno evoluto un meccanismo di correzione degli errori secondario chiamato riparazione del disadattamento del DNA per correggere gli errori che la DNA polimerasi manca. Il macchinario di riparazione rileva le discrepanze ispezionando la struttura dell'elica del DNA per le deformità. La famiglia di enzimi Mut rileva un disadattamento, identifica il filamento appena copiato, trova una posizione adatta per scindere il filamento e rimuove la porzione contenente il disadattamento. La DNA polimerasi quindi risintetizza la porzione rimossa. A differenza della riparazione a base singola che la DNA polimerasi esegue durante la correzione delle bozze, il meccanismo di riparazione del disadattamento può sostituire migliaia di basi per effettuare una riparazione.