1. Replicazione del DNA:
- La replicazione del DNA garantisce che ogni nuova cellula figlia riceva una copia accurata del materiale genetico della cellula madre.
- Il processo prevede lo svolgimento del DNA a doppio filamento, la separazione dei due filamenti e la sintesi di nuovi filamenti complementari.
- Gli enzimi della DNA polimerasi aggiungono nuovi nucleotidi ai filamenti in crescita, seguendo le regole dell'appaiamento delle basi (A con T, C con G).
- Questa replicazione garantisce la conservazione dell'informazione genetica e dell'identità cellulare.
2. Modifica dell'istone:
- Gli istoni sono proteine attorno alle quali il DNA si avvolge per formare la cromatina, il materiale strutturale dei cromosomi.
- Durante la replicazione, gli istoni vengono modificati per mantenere la corretta struttura della cromatina e regolare l'espressione genica.
- Gli enzimi aggiungono o rimuovono gruppi chimici (metile, acetile) a specifici residui di aminoacidi sugli istoni, alterandone la carica e la capacità di legarsi al DNA.
- Queste modifiche influenzano la compattazione e l'accessibilità della cromatina, influenzando l'attività genetica e garantendo la corretta identità cellulare.
3. Eredità epigenetica:
- I meccanismi epigenetici, come la metilazione del DNA e le modifiche degli istoni, possono essere ereditati dalle cellule figlie durante la replicazione.
- Queste modifiche influenzano i modelli di espressione genetica senza alterare la sequenza stessa del DNA.
- I segni epigenetici aiutano a mantenere l'identità cellulare regolando l'accessibilità di geni specifici, garantendo che ciascun tipo di cellula esprima l'insieme appropriato di geni.
- Questi segni vengono copiati e trasmessi durante la replicazione, contribuendo a identità cellulari stabili attraverso le generazioni.
4. Mantenimento dei telomeri:
- I telomeri sono sequenze di DNA specializzate alle estremità dei cromosomi che li proteggono dalla degradazione e dalla fusione durante la replicazione.
- I telomeri si accorciano ad ogni ciclo di replicazione del DNA e, alla fine, le cellule entrano nella senescenza (smettono di dividersi) o vanno incontro all'apoptosi (morte cellulare programmata).
- Alcuni tipi di cellule, come le cellule staminali e le cellule germinali, dispongono di meccanismi per mantenere la lunghezza dei telomeri attraverso l'enzima telomerasi, consentendo loro di conservare il loro potenziale replicativo ed evitare l'invecchiamento cellulare.
5. Meccanismi di controllo della qualità:
- Le cellule hanno vari meccanismi per rilevare e correggere gli errori di replicazione che possono verificarsi durante la replicazione del DNA.
- I punti di controllo del danno al DNA mettono in pausa il processo di replicazione, consentendo ai meccanismi di riparazione del DNA di correggere gli errori prima di procedere.
- Se il danno è troppo grave o irreparabile, le cellule possono innescare l'apoptosi per impedire la propagazione del DNA danneggiato e di mutazioni potenzialmente dannose.
Attraverso questi meccanismi, le cellule duplicano e segregano fedelmente il loro materiale genetico durante la replicazione, garantendo che ciascuna cellula figlia erediti la stessa informazione genetica e identità cellulare della cellula madre. Ciò garantisce la conservazione dell’identità cellulare, il corretto sviluppo e l’omeostasi dei tessuti.
