proofreading

proofreading

Meccanismi molecolari deputati ad aumentare l’accuratezza di alcuni processi biosintetici quali la replicazione del DNA e la sintesi proteica, che si basano su un riesame del prodotto della reazione primaria. Trattasi di processi che devono essere molto accurati pur mantenendo la necessaria rapidità. Consideriamo, per es., il caso classico della replicazione del DNA da parte delle DNA polimerasi. Il reclutamento nel sito catalitico dell’enzima di un nuovo nucleotide, complementare a quello presente nel filamento stampo del DNA, e la sua incorporazione nel ­filamento in crescita comporta l’errore, sicuramente troppo elevato, di ca. 10⁻³. Una maggiore accuratezza nella selezione del nucleotide richiederebbe un apparato enzimatico molto più complesso e sarebbe a grave discapito della velocità di sintesi e dispendiosità energetica della reazione. Al contrario il meccanismo di proofreading permette di abbassare la frequenza di errore, con dispendio di energia contenuto, verificando in un secondo passaggio la correttezza della reazione. Infatti la DNA polimerasi ha, oltre all’attività enzimatica sintetica per l’aggiunta dei nuovi nucleotidi, anche un’attività esonucleolitica, cioè capace di rimuovere gli ultimi nucleotidi incorporati nel filamento nascente di DNA. Normalmente prevale l’attività polimerasica che risulta nell’aggiunta di nucleotidi. Quando per errore viene inserito un nucleotide errato, la deformazione della struttura a doppia elica viene percepita dalla stessa DNA polimerasi, la cui attività esonucleolitica diventa prevalente su quella polimerasica. Così la polimerasi torna indietro rimuovendo gli ultimi nucleotidi tra cui quello errato, e solo quando la polimerasi percepisce una corretta struttura a doppia elica, l’enzima riprende a procedere con la sua attività sintetica. La frequenza di errore del meccanismo di proofreading è di ca. 10⁻⁶, per cui l’errore complessivo della DNA polimerasi è di 10⁻⁹ (10⁻³×10⁻⁶). Nel caso della sintesi proteica troviamo analoghi meccanismi di proofreading operanti nel processo di caricamento del tRNA con il corrispondente amminoacido e nel riconoscimento codone-anticodone nel centro di decodificazione del ribosoma.

→ Proteine. Sintesi delle proteine e ribosomi