Il DNA e la clonazione dei geni
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Il DNA e la clonazione dei geni
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Il DNA è formato da due catene polinucleotidiche (i nucleotidi sono i singoli componenti della catena) che si avvitano una sull’altra con una struttura ad elica. Lo scheletro esterno è costituito da una catena ripetuta zucchero-fosfato e la parte codificante, costituita dalle basi adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T) si trova all’interno. Le quattro basi si appaiano tra loro con una regola precisa: adenina con timina e guanina con citosina. Le basi hanno una forma piatta e sono disposte in maniera parallela fra loro, come i gradini di una scala a chiocciola. Le due eliche sono tenute insieme da interazioni deboli, chiamate "legami idrogeno" (o "a ponte idrogeno"), tra le estremità di ciascuna base. A e T formano due legami idrogeno, G e C tre legami, che rendono questo appaiamento più stabile. In un DNA con un grosso contenuto di G e C le due eliche si separeranno più difficilmente che in un DNA con molte A e T. Esistono tre diverse strutture di DNA, che si definiscono come A, B e Z. La A è la meno frequente e rappresenta il DNA quando non è in soluzione, è più compatta e contiene 11 basi per giro. La B è la più frequente ed è quella a cui ci si riferisce in generale, rappresenta il DNA in soluzione acquosa e forma al suo esterno due solchi di diversa dimensione chiamati solco maggiore e solco minore. Queste regioni sono le zone dove il DNA viene "letto". Oltre alla forma B, dall’elica destrorsa, ne esiste una terza denominata Z, con un’elica sinistrorsa. Nonostante la moltitudine di legami formati dall’appaiamento delle basi renda il DNA una molecola piuttosto stabile, tuttavia essa è libera di muoversi e flettersi lungo il suo asse maggiore e questa flessibilità le permette di piegarsi e modellarsi attorno a strutture proteiche. Le due catene del DNA si possono separare e in questa maniera si dice che la molecola si "denatura". La separazione delle catene avviene in molti processi biologici, in particolare durante la trascrizione e la replicazione, ma può anche essere indotta chimicamente o con il calore, e questa metodologia è molto utile per analizzare varie funzioni di questa molecola. Generalmente il DNA di tutti i batteri e di molti virus ha una struttura circolare; nel caso di organismi superiori, compreso l’uomo, il DNA cromosomico è costituito da varie anse di DNA circolare ancorate a strutture proteiche. Il suo comportamento nello spazio quindi è molto simile a quello del DNA circolare e gli permette di assumere diverse conformazioni nello spazio, che vengono definite "topoisomeri" (dal greco topos = spazio). Nella cellula esistono degli enzimi che regolano queste strutture e si chiamano DNA-topoisomerasi. Esistono due classi di questi enzimi, definite in base al loro meccanismo di azione. Gli enzimi di classe I sono costituiti generalmente da un monomero e sono capaci di introdurre una rottura su un singolo filamento della doppia elica del DNA, rilassando il DNA di un giro alla volta. La reazione non richiede un apporto di energia sotto forma di ATP. Gli enzimi di classe II sono costituiti da due o più subunità e sono capaci di introdurre tagli su entrambi i filamenti della doppia elica del DNA per srotolarlo. In questo caso la reazione avviene solo in presenza di ATP. Le DNA-topoisomerasi hanno assunto un’importanza primaria nella ricerca oncologica, perché molti farmaci antitumorali hanno come bersaglio specifico questi enzimi, e quindi lo sviluppo di farmaci più efficienti, che superino la farmaco-resistenza, è uno degli obiettivi primari della ricerca di nuovi farmaci antitumorali.
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Il
DNA, o acido desossiribonucleico, è un composto chimico macromolecolare appartenente al
gruppo degli acidi nucleici. È contenuto nel nucleo delle cellule dove svolge la funzione
di portatore dell’informazione genetica.