Terminazione della Replicazione del DNA
La fase di terminazione della replicazione definisce i meccanismi molecolari che portano al completamento della sintesi del DNA, al disassemblaggio dell’apparato replicativo e alla separazione delle molecole figlie. Questi meccanismi differiscono profondamente in base alla topologia (circolare o lineare) del genoma.
Terminazione nei Procarioti
Nei procarioti il genoma è formato da una singola molecola di DNA circolare. A partire dall’unica origine di replicazione, si formano due forcelle replicative che avanzano in modo bidirezionale lungo la circonferenza del plasmide/cromosoma.
La replicazione termina in una regione specifica situata diametralmente opposta all’origine, nota come sito Ter:
- Il sito Ter contiene una serie di sequenze ripetute di DNA.
- A queste sequenze si legano specifiche proteine di arresto chiamate proteine Tus.
- L’associazione tra il DNA e la proteina forma il complesso Ter-Tus, che funge da blocco fisico unidirezionale per l’avanzamento dell’elicasi batterica.
- Quando le forcelle di replicazione incontrano il complesso Ter-Tus, l’oloenzima si arresta e si disassembla.
- Le due molecole circolari di DNA neosintetizzate risultano inizialmente concatenate tra loro (catenani). Intervengono quindi le topoisomerasi di tipo II che effettuano un taglio a doppio filamento transitorio su una delle molecole, permettendo all’altra di passare attraverso e separando definitivamente i due cromosomi circolari figli.
Terminazione negli Eucarioti ed il Problema delle Estremità
Negli eucarioti il DNA è lineare ed è organizzato in cromosomi multipli. A causa della linearità del genoma si presenta il problema della replicazione delle estremità (end-replication problem):
- Durante la replicazione del filamento discontinuo (lagging strand), la primasi deposita un primer di RNA all’estremità terminale del cromosoma per consentire la sintesi dell’ultimo frammento di Okazaki.
- Quando questo primer viene rimosso, non c’è un frammento di Okazaki successivo che possa fornire un’estremità 3’-OH libera a partire dalla quale una DNA polimerasi possa riempire il vuoto.
- Di conseguenza, una piccola porzione a singolo filamento situata all’estremità del DNA stampo non viene replicata.
Nel ciclo replicativo successivo, uno dei due filamenti stampo risulterà accorciato. Con il susseguirsi delle divisioni cellulari, questo fenomeno comporta un accorciamento progressivo dei cromosomi. Per prevenire la perdita di geni codificanti essenziali posti vicino alle estremità, le cellule eucariotiche utilizzano strutture protettive specializzate dette Telomeri, le cui estremità vengono estese dall’enzima Telomerasi.
🔗 Collegamenti
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- Telomeri — ➡️ evoluzione
- Telomerasi — ➡️ evoluzione
- Topoisomerasi — 🔗 stesso meccanismo
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