Inizio della Replicazione nei Procarioti
Nelle cellule procariotiche (utilizzando Escherichia coli come modello), la fase di inizio della replicazione avviene a livello dell’unica origine di replicazione denominata oriC.
Struttura dell’Origine oriC
La sequenza di oriC è lunga 245 bp (nota: la sbobina riporta erroneamente 245 kb) ed è caratterizzata da elementi di controllo conservati:
- Elemento DUE (DNA Unwinding Element): Una sequenza ricca in Adenina e Timina (AT-rich) che costituisce la prima regione a subire denaturazione.
- Siti di legame per DnaA: Tra i 5 e i 12 siti di legame specifici per la proteina iniziatrice.
Meccanismo Molecolare di Inizio
L’avvio della replicazione segue una cascata ordinata di interazioni proteiche:
1. Attivazione di DnaA e Tensione Meccanica
- La proteina DnaA riconosce e si lega inizialmente a siti ad alta affinità all’interno di oriC.
- Quando giungono i segnali cellulari che autorizzano la replicazione, DnaA si lega anche ai restanti siti a bassa affinità.
- Questo legame massivo induce le proteine DnaA ad assemblarsi in un complesso oligomerico a forma di cilindro/barile, attorno al quale si avvolge il DNA.
- L’avvolgimento del DNA attorno al barile di DnaA genera una tensione torsionale meccanica (ipoavvolgimento) che si propaga alla vicina regione DUE.
- Separazione fisica: La denaturazione iniziale dei filamenti sul DUE non è causata da un enzima idrolitico, ma è la diretta conseguenza della tensione torsionale meccanica indotta dal barile di DnaA.
2. Formazione del Complesso di Pre-innesco (DnaC e DnaB Elicasi)
- In corrispondenza della bolla di replicazione creata sul DUE, la proteina chaperon DnaC recluta e posiziona sul singolo filamento di DNA la proteina DnaB.
- DnaB (Elicasi): È l’elicasi replicativa batterica. Possiede una struttura ad anello esamerica che si dispone attorno a uno dei due filamenti singoli di DNA.
- Consuma ATP per scorrere lungo il DNA rompendo i legami a idrogeno tra le basi complementari.
- Si muove in direzione (polarità tipica procariotica).
- Avanza molto rapidamente, srotolando circa 1000 nucleotidi al secondo.
3. Stabilizzazione del Singolo Filamento tramite SSB
- Le regioni a singolo filamento generate dall’attività dell’elicasi vengono immediatamente rivestite dalle proteine SSB (Single-Strand Binding proteins).
- Meccanismo Cooperativo: Il legame della prima molecola di SSB facilita il reclutamento coordinato delle molecole successive sul filamento adiacente.
- Funzioni delle SSB:
- Proteggono il singolo filamento di DNA dalla degradazione da parte delle endonucleasi cellulari.
- Prevengono la formazione di strutture secondarie intramolecolari indesiderate (come le forcine) che potrebbero bloccare fisicamente la DNA polimerasi.
🔗 Collegamenti
- Origine della Replicazione — 📋 fa parte di
- Topologia del DNA — 🔗 stesso meccanismo
- Inizio della Replicazione nei Eucarioti — 🔄 diagnosi differenziale / confronto
- Cellula Procariotica — 🔬 reperto diagnostico