Nomi di filamenti di DNA

La struttura dell'acido desossiribonucleico - DNA - ha dimostrato di essere una doppia elica anni fa, ma la convenzione di nominare ciascun filamento è diventata un argomento di confusione sia per gli scienziati che per gli studenti. Tra le coppie di DNA, una si chiama Watson e l'altra Crick, in onore dei due co-scopritori del DNA. Ma la letteratura scientifica non è d'accordo su quale filo dovrebbe essere dato quale nome. Il sistema di denominazione Watson-Crick aveva lo scopo di indicare le distinte proprietà funzionali di ciascun filamento nella struttura del DNA, che è lo stesso obiettivo degli altri sistemi di denominazione. È fondamentale comprendere i diversi contesti in cui i singoli fili devono assumere nomi diversi. Due esempi perfetti sono i loro ruoli differenti nella replicazione o trascrizione del DNA. Sapere cosa fa ogni filamento in un processo biologico aiuterà a chiarire perché gli è stato dato quel nome.

La trascrizione è il processo di copiatura del DNA in RNA. È fatto da un enzima chiamato RNA polimerasi (RNA Pol). RNA Pol legge solo uno dei due filamenti di DNA mentre crea la molecola di RNA. La molecola di DNA a doppio filamento viene scissa e l'RNA Pol si lega a un filamento, che leggerà e copierà. Questo filamento è chiamato filamento modello o filamento antisenso. La molecola di RNA prodotta sarà complementare al filamento stampo, cioè i nucleotidi del il filamento stampo e la molecola di RNA si abbinano tra loro secondo le regole: adenina in uracile e guanina in citosina.

Quando l'RNA viene trascritto dal DNA, l'RNA polimerasi si lega e copia il filamento stampo. Il filamento rimanente è chiamato filamento codificante (vedi riferimento 5), o filamento di rilevamento. Date le regole di accoppiamento delle basi degli acidi nucleici (A si accoppia con T e G si accoppia con C), il filamento codificante, o senso, del DNA ha una sequenza identica a quella dell'RNA che viene prodotto. L'eccezione qui è che l'RNA contiene il nucleotide U (uracile) invece di T (timina), che si accoppiano entrambi con A (adenina).

Prima della mitosi, o divisione cellulare, la cellula deve replicare il proprio DNA in modo che ogni cellula figlia abbia un numero identico di filamenti di DNA. La DNA polimerasi è l'enzima che copia lunghi tratti di DNA in più DNA. Alla forcella di replicazione, la molecola di DNA si apre per formare una bolla in cui scivola la polimerasi. La polimerasi si lega a entrambi i filamenti del DNA svolto e inizia a fare copie di entrambi i filamenti. Una delle copie è realizzata come un singolo filo continuo, che viene indicato come filo principale. La replicazione del DNA è un altro caso in cui i filamenti di DNA hanno nomi diversi.

La struttura antiparallela della scala del DNA significa che un filo va dalla testa alla coda mentre l'altro filo va dalla coda alla testa. Durante la replicazione del DNA, la DNA polimerasi deve leggere e copiare entrambi i filamenti contemporaneamente, sebbene corrano in direzioni opposte. Perché la DNA polimerasi può leggere e copiare i filamenti di DNA solo in una direzione - dalla coda alla testa - il filamento che la polimerasi incontra come orientata dalla testa alla coda non può essere letta e copiata come un continuo filo. Questo filo dalla testa alla coda viene copiato come brevi frammenti, chiamati frammenti di Okazaki, che vengono successivamente fusi per formare un lungo filo. Nella replicazione del DNA, il filamento che si forma in frammenti è chiamato filamento ritardato.