Oggi proveremo a presentarvi uno di questi: la replica. Quando si parla di genetica, la maggior parte di noi pensa all’elica del DNA. Due linee che ruotano l’una attorno all’altra creando una forma a vite. Tuttavia, sebbene la genetica si basi effettivamente su materiale genetico sotto forma di DNA, sono coinvolti molti processi diversi.

Che cos’è la replica?

In generale, la replicazione del DNA è un processo durante il quale viene creata una copia del genoma nelle cellule. In questo processo, il DNA produce molte copie di se stesso. Il DNA stesso è una struttura autoreplicante che si replica in modo semiconservativo. Il processo di replicazione può essere suddiviso in tre fasi: inizio, allungamento e terminazione. Durante ogni fase, diversi enzimi partecipano alla reazione. Il più famoso di questi è la DNA polimerasi. Durante la replicazione, ciascuna catena di DNA funge da modello per la sintesi di una nuova catena.

Avvio:

Il processo di inizio inizia attaccando la proteina appropriata al sito di inizio replicazione. Sotto l’influenza di questa proteina, la doppia elica del DNA si svolge su una piccola sezione. Come risultato dello svolgimento del DNA, otteniamo una struttura caratteristica chiamata occhio di replicazione o forchetta di replicazione. Nella zona degli occhi iniziano ad attaccarsi le proteine successive coinvolte nelle fasi successive della replicazione. Gli enzimi che compaiono durante questa fase sono la DNA elicasi e la DNA primasi. L’elicasi svolge la doppia elica, esponendo i filamenti di DNA, che verranno poi utilizzati nelle fasi successive. La primasi del DNA agisce come stimolatore della DNA polimerasi.

Allungamento:

All’inizio di questo processo, le forcelle di replicazione precedentemente formate iniziano il loro viaggio in due direzioni opposte. L’obiettivo più importante di questo processo è ottenere nuovi filamenti di DNA. La loro formazione richiede un enzima chiamato DNA polimerasi, che lega i nucleotidi liberi all’estremità 3′. All’inizio del filamento si trova il cosiddetto primer, che è un breve tratto di RNA prodotto dall’enzima primasi. Grazie a questo enzima si crea un filamento di DNA sempre più lungo chiamato replicone. La sintesi del secondo filamento, chiamato filamento ritardato, inizia nella direzione opposta alla direzione di movimento della forca di replicazione, cioè dall’estremità 5′ all’estremità 3′. L’estensione delle nuove catene di DNA continua finché la molecola di DNA non viene completamente copiata.

Cessazione:

Possiamo designare la formazione di due molecole figlie di DNA come momento finale della replicazione. Lo definiamo appunto quando non c’è più alcun filamento di DNA modello da copiare, oppure quando le forche replicative si incontrano e quindi terminano il loro funzionamento. Una volta completata la sintesi del DNA, i filamenti appena sintetizzati vengono legati e stabilizzati. Nel caso del filamento ritardato, per ottenere la stabilizzazione descritta sono necessari due enzimi: la RNAasi H, che rimuove il primer di RNA all’inizio di ciascun frammento di Okazaki, e la DNA ligasi, che unisce i frammenti per formare un filamento completo.

Tutti gli enzimi coinvolti nella replicazione:

• DNA polimerasi
• DNA elicasi
• Primasi del DNA
• RNAasi H
• DNA ligasi

Fonti:

1. DNA Learning Center
2. Genome
3. Cells Can Replicate Their DNA Precisely
4. Gentaur