CAPITOLO 4 - Flusso dell'informazione e Replicazione del DNA

Flashcard di vocabolario sui concetti e termini chiave del Capitolo 4: Flusso dell'informazione, Replicazione del DNA, Trascrizione, Maturazione dell'RNA e Traduzione.

Replicazione semiconservativa

Modello di duplicazione del DNA in cui ciascuna delle due nuove molecole a doppia elica è formata da un filamento originale ("vecchio") che funge da stampo e da un filamento di nuova sintesi ("nuovo").

Esperimento di Meselson e Stahl

Dimostrazione sperimentale del 1958 che confermò il modello semiconservativo di replicazione del DNA in E. coli, utilizzando l'isotopo pesante dell'azoto (${}^{15}\text{N}$) e l'isotopo leggero (${}^{14}\text{N}$) abbinati a centrifugazione in gradiente di densità di CsCl.

Origine di replicazione (oriC)

Sequenza specifica di DNA ricca in coppie A-T a livello della quale inizia l'apertura della doppia elica e la duplicazione del genoma; nei procarioti come E. coli è presente in una singola posizione lunga circa $245\,\text{pb}$.

Licensing factor (LF)

Proteina sintetizzata esclusivamente durante la fase G1 del ciclo cellulare eucariotico che si lega al complesso ORC sulle origini di replicazione, garantendo che ogni origine venga attivata una sola volta per ciclo cellulare prima di essere inattivata o degradata.

Elicasi

Enzima che separa progressivamente i due filamenti della doppia elica del DNA rompendo i legami idrogeno tra le basi azotate mediante l'idrolisi di ATP.

Proteine SSB (Single-Stranded Binding proteins)

Proteine destabilizzanti la doppia elica che si legano al DNA a singolo filamento per impedirne il riappaiamento spontaneo durante la replicazione, mantenendo distesi i filamenti stampo.

DNA primasi

RNA polimerasi DNA-dipendente che sintetizza un breve frammento di RNA ($5\text{--}10$ nucleotidi) chiamato primer, fornendo l'estremità $3'\text{--OH}$ libera indispensabile per l'avvio della polimerizzazione del DNA.

Attività esonucleasica $3' \rightarrow 5'$ (Proofreading)

Meccanismo di correzione di bozze proprio delle DNA polimerasi che consente di rimuovere un nucleotide errato inserito all'estremità $3'$ tornando indietro, prima di riprendere la sintesi del filamento.

Filamento guida (Leading strand)

Filamento di nuova sintesi del DNA che viene polimerizzato in modo continuo nella direzione $5' \rightarrow 3'$, seguendo la stessa direzione di avanzamento della forcella di replicazione.

Filamento in ritardo (Lagging strand)

Filamento di nuova sintesi del DNA polimerizzato in modo discontinuo sotto forma di frammenti di Okazaki nella direzione $5' \rightarrow 3'$, opposta al movimento della forcella di replicazione.

Frammenti di Okazaki

Brevi segmenti di DNA ($1000\text{--}2000$ nucleotidi nei procarioti) sintetizzati in modo discontinuo sul filamento in ritardo, ciascuno preceduto da un innesco di RNA.

DNA ligasi

Enzima che catalizza la formazione del legame fosfodiesterico tra l'estremità $3'\text{--OH}$ e l'estremità $5'\text{--P}$ di due frammenti adiacenti di DNA, saldando le interruzioni del filamento.

Topoisomerasi

Enzimi che modificano lo stato topologico del DNA tagliando temporaneamente uno (tipo I) o entrambi i filamenti (tipo II, come la girasi batterica) per alleviare lo stress torsionale e il superavvolgimento a monte della forcella.

Telomero

Regione terminale non codificante dei cromosomi lineari eucariotici composta da sequenze altamente ripetute (es. $5'\text{--TTAGGG--}3'$ nei vertebrati) associate a complessi proteici protettivi (Shelterin) per impedire la perdita di informazione genetica e la fusione cromosomica.

Telomerasi

Complesso ribonucleoproteico (composto da TERT e TERC) dotato di attività trascrittasi inversa che sintetizza le sequenze telomeriche all'estremità $3'$ del filamento stampo utilizzando il proprio RNA come guida.

PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen)

Omotrimero proteico eucariotico che forma un anello scorrevole ("sliding clamp") attorno al DNA, aumentando notevolmente la processività delle DNA polimerasi replicative $\delta$ ed $\epsilon$.

Promotore

Regione di DNA situata a monte del sito di inizio della trascrizione cui si lega l'RNA polimerasi per posizionarsi correttamente e avviare la sintesi dell'RNA.

Fattore $\sigma$ (sigma)

Subunità transitoria dell'oloenzima RNA polimerasico batterico responsabile del riconoscimento specifico delle sequenze nucleotidiche del promotore (regioni $-35$ e $-10$ / Pribnow box).

Splicing

Processo di maturazione del pre-mRNA eucariotico in cui gli introni (sequenze non codificanti) vengono escissi e gli esoni (sequenze codificanti) vengono saldati insieme per formare l'mRNA maturo.

Spliceosoma

Complesso ribonucleoproteico nucleare composto da snRNP (U1, U2, U4/U6, U5) e proteine Sm che riconosce i siti di giunzione esone-introne per catalizzare le reazioni di splicing.

Capping ($5'$)

Modificazione post-trascrizionale consistente nell'aggiunta di una $7\text{-metilguanosina}$ con legame $5'\text{--}5'$ al primo nucleotide del pre-mRNA eucariotico per proteggerlo dalle nucleasi e favorire l'aggancio del ribosoma.

Poliadenilazione ($3'$)

Aggiunta di una coda di adenilati ($30\text{--}200$ residui AMP) all'estremità $3'$ del pre-mRNA eucariotico dopo il taglio guidato dalla sequenza segnale $\text{AAUAAA}$, necessaria per la stabilità e l'esporto dell'mRNA.

Ribozima

Molecola di RNA dotata di attività catalitica autonoma, in grado di effettuare tagli, ligazioni o la formazione del legame peptidico (es. negli introni autosplicanti di gruppo I e II o nell'rRNA della subunità maggiore del ribosoma).

Codice genetico

Insieme delle regole con cui la sequenza di nucleotidi dell'mRNA, organizzata in triplette (codoni), viene tradotta nella sequenza di amminoacidi di una proteina. È continuo, non sovrapposto e degenere.

Ipotesi del vacillamento (Wobble hypothesis)

Ipotesi di Crick secondo cui l'appaiamento tra la terza base del codone ($3'$) e la prima base dell'anticodone ($5'$) è meno stringente, permettendo a un singolo tRNA di riconoscere più codoni sinonimi.

Sequenza di Shine-Dalgarno

Sequenza del consenso ricca di purine (es. $5'\text{--AGGAGGU--}3'$) presente all'estremità $5'$ degli mRNA batterici, complementare all'rRNA $16\text{S}$, fondamentale per posizionare il ribosoma sul codone di inizio.

Sequenza di Kozak

Sequenza consenso eucariotica (es. $\text{GCCGCCA/GCCAUGG}$) che circonda il codone di inizio $\text{AUG}$ e ne facilita l'individuazione da parte del complesso di inizio della traduzione durante lo scanning.

Chaperon molecolari

Famiglia di proteine (tra cui le heat shock proteins, Hsp) che assistono e guidano il corretto ripiegamento (folding) tridimensionale delle catene polipeptidiche neosintetizzate, prevenendone l'aggregazione.

Proteasoma ($26\text{S}$)

Complesso multiproteico citoplasmatico e nucleare deputato alla degradazione ATP-dipendente delle proteine denaturate, danneggiate o mal ripiegate marcate tramite poli-ubiquitinazione.