replicazione

replicazione

Processo mediante il quale avviene la duplicazione del DNA, avvenimento indispensabile per la trasmissione dei caratteri ereditari. Una caratteristica fondamentale di tale processo è l’accuratezza con cui il materiale genetico deve essere replicato in modo da garantire la stessa informazione genetica a tutte le cellule. Negli Eucarioti, la r. del DNA ha luogo in una fase precisa della vita della cellula, o ciclo cellulare: la fase S (sintesi). Al fine di assicurare un’efficiente e rapida duplicazione di ogni cromosoma, la r. viene iniziata contemporaneamente in molti siti (origini di r.). Poiché il DNA si trova in un complesso aggregato con varie proteine, la r. implica la necessaria ma transitoria disorganizzazione strutturale del DNA. Successivamente la struttura DNA-proteine si ricompone. Il processo di r. del DNA segue un modello semiconservativo, in quanto le due molecole di DNA che si formano sono costituite da un filamento originario e da uno di nuova formazione.

Meccanismo semiconservativo

Nei siti di origine di r., la doppia elica di DNA si svolge separandosi nei due singoli filamenti che, grazie alla specificità dell’appaiamento delle basi, fanno da stampi per dirigere la sintesi di nuovi filamenti complementari. La r. procede bidirezionalmente, in modo continuo su un filamento e discontinuo (tramite i cosiddetti frammenti di Okazaki) sull’altro filamento, e determina un continuo svolgimento dei filamenti parentali e un riavvolgimento delle eliche figlie, formando una caratteristica figura visibile in microscopia elettronica (bolla di duplicazione o forca di r.). La forca di r. si allarga via via lungo la molecola di DNA, fino a raggiungere la forca replicativa adiacente. Poiché nello stesso istante sono presenti migliaia di bolle, la r. avviene molto velocemente (circa 50 nucleotidi al secondo nelle cellule di Mammifero). Alla fine della r., ciascuno dei due nuovi filamenti di DNA è costituito da uno dei filamenti originali della doppia elica parentale e da un filamento sintetizzato ex novo.

Enzimi coinvolti

La r. è attuata da un ampio numero di enzimi che assicurano la realizzazione delle diverse fasi, riconoscono lo stampo e procedono all’aggiunta dei nucleotidi all’interno della catena da sintetizzare. Di estrema importanza sono quegli enzimi (DNA polimerasi) che garantiscono la fedeltà della duplicazione controllando il corretto appaiamento e procedendo, eventualmente, alla correzione. Alcuni di essi sono alterati in alcune patologie umane, tra cui il cancro.