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L'acido desossiribonucleico (DNA) è il progetto che trasporta le informazioni genetiche da una generazione a quella successiva. Ogni cellula contiene almeno un set completo di questo codice, organizzato in 23 coppie di cromosomi:la maggior parte delle cellule sono diploidi e contengono un set da ciascun genitore. Prima che una cellula si divida, deve duplicare fedelmente il proprio DNA in modo che ogni cellula figlia riceva una copia esatta del genoma. Questo processo si basa su più livelli di controllo di qualità per prevenire mutazioni.
Il DNA è un lungo polimero composto da uno scheletro zucchero-fosfato con quattro basi nucleotidiche:adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T) che sporgono da ciascuno zucchero. La sequenza di queste basi codifica le istruzioni per la sintesi proteica. Due filamenti complementari si accoppiano tramite legami idrogeno, formando la classica doppia elica:A si accoppia esclusivamente con T e C si accoppia esclusivamente con G. Mantenere queste regole di accoppiamento delle basi durante la replica è essenziale per evitare errori.
La replicazione è semiconservativa:ogni nuova doppia elica del DNA contiene un filamento originale e un filamento appena sintetizzato. Gli enzimi elicasi svolgono l'elica, esponendo i due filamenti modello. La DNA polimerasi legge ciascun nucleotide sullo stampo e aggiunge la base complementare al filamento in crescita. Ad esempio, quando la polimerasi incontra una G sullo stampo, incorpora una C sul nuovo filamento.
La DNA polimerasi non è solo una macchina polimerizzatrice; esegue inoltre la correzione di bozze in tempo reale. Se inserisce una base errata, l’attività di esonucleasi della polimerasi elimina l’errore e lo sostituisce con il nucleotide corretto. Questo controllo degli errori integrato produce un tasso di precisione di circa il 99% durante la sintesi.
Per individuare gli errori che sfuggono alla correzione di bozze della polimerasi, le cellule implementano una seconda linea di difesa:la riparazione dei disallineamenti. Le proteine Mut scansionano l'elica del DNA alla ricerca di distorsioni causate da basi non corrispondenti. Una volta rilevato, il macchinario identifica il filamento appena sintetizzato, taglia un segmento contenente l'errore e lo asporta. La DNA polimerasi poi risintetizza il segmento rimosso, ripristinando la sequenza corretta. A differenza delle correzioni a base singola eseguite dalla polimerasi, la riparazione del disadattamento può sostituire migliaia di basi in un singolo evento di riparazione, garantendo la stabilità genomica.
