Download - 2. Struttura fisica del DNA. Flessibilità strutturale e problema topologico. Le DNA topoisomerasi
Struttura covalente di una catena desossiribonucleotidica (DNA)
desossiribonucleotide
Struttura 1aria
5’-ACGT-3’
5’-pApCpGpTOH-3’5’-pApCpGpTOH-3’
A C G T
P
OH
H H H H
DATI BIOFISICI: densità del DNA in una fibra
���� numero di filamenti e distanza tra i nucleotidi
Evidenze sperimentali che hanno portato alla struttura a doppia elica del DNA
PROFILI DI DIFFRAZIONE AI RAGGI X: natura elicoidale della struttura
� dimensioni principali all’interno dell’elica (altezza, passo, etc)
REGOLE DI CHARGAFF:REGOLE DI CHARGAFF:
• la composizioni in basi del DNA varia da una specie all’altra
• il DNA purificato da diversi tessuti della stessa specie ha la stessa composizione in basi
• la composizione in basi del DNA di una specie non varia al variare dell’età o del suo stato nutrizionale o dell’ambiente circostante
• in tutti i DNA analizzati, indipendentemente dalla specie, A = T, G = C e quindi (A + G) = (T + C)
� regole di appaiamento delle basi
Struttura del DNA
αααα-elica destrorsa catene antiparallele catene complementari
stabilizzata da: legami a H interazioni da impilamentointerazioni elettrostatiche
5’ 3’
solco minore
o secondario
5’ 3’
solco maggiore
o principale
secondario
I solchi “maggiore” e “minore”
nelle interazioni DNA-proteine
i solchi forniscono informazioni di tipo chimicoinformazioni di tipo chimico
Le basi azotate possono ruotare all’esterno della doppia elica
Il DNA è una molecola “flessibile”
Forme alternative della doppia elica
Strutture secondarie insolite del DNAstrutture “sequenza-specifiche”
Struttura cruciforme
Struttura a forcina
Struttura cruciforme
Strutture secondarie insolite del DNAstrutture “sequenza-specifiche”
Struttura scivolata
Strutture secondarie insolite del DNAstrutture “sequenza-specifiche”
Struttura a “tripla elica” (o DNA H)
Coppie di basi di Hoogsteen
Strutture secondarie insolite del DNAstrutture “sequenza-specifiche”
Struttura a “quartetti di G”
Strutture secondarie insolite del DNAstrutture “sequenza-specifiche”
DNA curvo
Coppia A:T
Coppia A:T
Coppia A:T
Coppia C:G
Coppia A:T
A:T
Coppia A:T
Coppia A:T
C:G
Coppia C:G
Il DNA può subire una
“denaturazione” (processo reversibile)
dei due filamenti
Trascrizione del DNA
Replicazione del DNA
La denaturazione e la rinaturazione del DNA
Spettro di assorbimento del DNA
ssDNA
Effetto IPERCROMICO
1.0 OD = 50 µg dsDNA
dsDNA
1.0 OD = 50 µg dsDNA1.0 OD = 40 µg ssDNA
Curva di denaturazione del DNA
La denaturazione del DNA dipende dal contenuto di (G+C) e dalla forza ionica
bassa forza ionica
alta forza ionica
La TOPOLOGIA del DNA
Il SUPERAVVOLGIMENTOè un fenomeno:
- INTRINSECO ALLA STRUTTURA- UBIQUITARIO- REGOLATO
Il NUMERO DI LEGAME “Lk”Il NUMERO DI LEGAME “Lk”
Lk = 10
105 bp
Lk = 105 bp/10,5 bp/giro
Superavvolgimento plectonemico
Lk = 8 Lk = 12
Superavvolgimento toroidale o a spirale
Il SUPERAVVOLGIMENTO del DNA
avviene quando
il DNA èPARZIALMENTE DISAVVOLTO
105 bp
L = 10 L = 9L = 10Tw = 10Wr = 0
L = 9Tw = 10Wr = -1
L = 9Tw = 9Wr = 0
Lk = Twist + Writhe
Il superavvolgimento esiste in natura e ha un significato in vivo
a. formazione della cromatina negli eucarioti
b. compattazione del DNA batterico
c. separazione delle catene della doppia catena
superavvolgimenti positivi
replicazione
superavvolgimenti positivi
superavvolgimenti negativi superavvolgimenti positivi
trascrizione
DNA topoisomerasi (di E. coli e degli eucarioti)
DNA topoisomerasidi classe I
rilassano superavvolgimenti negativi e positivi
ATP-indipendente
DNA topoisomerasidi classe II
rilassano superavvolgimenti negativi e positivi
ATP-dipendente
(eccezione DNA GIRASI in E.coli)
Meccanismo d’azione di una DNA topoisomerasi di classe I
DNA topoisomeri (separazione elettroforetica su gel di agarosio)
Altre reazioni catalizzate dalle DNA
topoisomerasi