DNA polimerasi (DNA-dipendente)

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DNA polimerasi
Modello tridimensionale dell'enzima
Struttura tridimensionale della DNA polimerasi
Numero EC 2.7.7.7
Classe Transferasi
Nome sistematico
deossinucleoside-trifosfato:DNA deossinucleotidiltransferasi (DNA diretta)
Altri nomi
DNA polimerasi I; DNA polimerasi II; DNA polimerasi III; polimerasi dell'acido deossiribonucleico; DNA duplicasi, DNA nucleotidiltransferasi, frammento di Klenow, Taq DNA polimerasi, Taq Pol I.
Banche dati BRENDA, EXPASY, GTD, KEGG, PDB
Fonte: IUBMB

Le DNA polimerasi (DNA-dipendente) sono enzimi appartenenti alla categoria delle transferasi, che catalizzano la seguente reazione:

deossinucleoside trifosfato + DNAn ⇄ difosfato + DNAn+1.

Questi enzimi sono in grado di sintetizzare un filamento di DNA utilizzando come stampo (più conosciuto con il termine inglese "template") un altro filamento di DNA e generando quindi un filamento complementare al primo nel processo di replicazione.

Tutte le DNA polimerasi conosciute sintetizzano il nuovo filamento in direzione 5'- 3' aggiungendo deossiribonucleotidi (dNTP) al gruppo 3'-OH del deossiribosio del nucleotide precedente. Nessuna DNA-polimerasi nota è in grado di iniziare la sintesi di un filamento "da zero" (ex novo). Per questa ragione le DNA-polimerasi necessitano di appoggi (in inglese "primers") a cui aggiungere il primo nucleotide. Tali inneschi possono essere sia di DNA sia di RNA. Durante la replicazione in vivo tali inneschi di RNA sono forniti da una speciale RNA polimerasi detta primasi.

Questi inneschi verranno poi eliminati grazie ad alcuni tipi particolari di RNAsi, enzimi capaci di degradare l'RNA. Sarà poi compito dell'enzima DNA ligasi legare l'estremità 3' del nuovo tratto sintetizzato con l'estremità 5' del tratto di DNA precedente.

I retrovirus possiedono una particolare DNA-polimerasi chiamata transcrittasi inversa, che è una DNA-polimerasi RNA-dipendente (RdDp) ed è in grado di sintetizzare un filamento di DNA partendo da uno stampo di RNA.

Attività esonucleasica[modifica | modifica sorgente]

Alcune DNA polimerasi sono dotate di attività esonucleasica, vale a dire che sono in grado di rimuovere nucleotidi da un filamento di DNA. L'attività esonucleasica delle DNA polimerasi può avvenire in direzione 5'-3' o in direzione 3'-5'. Poiché la replicazione avviene in direzione 5'-3' allora l'attività esonucleasica 5'-3' (nella stessa direzione in cui viene sintetizzato il nuovo filamento) rimuove nucleotidi che si trovano a valle rispetto alla DNA polimerasi ed è detta strand displacement. L'attività esonucleasica 3'-5' (in direzione contraria alla sintesi del nuovo filamento) detta proofreading, permette di ridurre notevolmente il tasso d'errore della DNA polimerasi consentendo la rimozione di eventuali nucleotidi scorretti appena incorporati.

DNA polimerasi procariotiche[modifica | modifica sorgente]

Nei procarioti il termine DNA polimerasi può riferirsi a ciascuno dei 5 enzimi ad attività DNA polimerasica che hanno diverse funzioni nella replicazione del DNA.

Questi sono:

Enzima Funzione Attività esonucleasica
DNA polimerasi I Riparazione del DNA, replicazione 5'-3' e 3'-5'
DNA polimerasi II Riparazione del DNA 3'-5'
DNA polimerasi III complesso multimerico, principale fattore replicativo 3'-5'
DNA polimerasi IV sintesi delle translesioni (TLS)
DNA polimerasi V sintesi delle translesioni (TLS)

DNA polimerasi eucariotiche[modifica | modifica sorgente]

Negli eucarioti le diverse DNA polimerasi sono nominate attraverso l'uso delle lettere dell'alfabeto greco. Le principali DNA polimerasi eucariotiche sono:

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Enzima Funzione Attività esonucleasica
DNA polimerasi α Primo allungamento degli inneschi di RNA durante la replicazione No
DNA polimerasi β Riparazione del DNA No
DNA polimerasi γ Replicazione del DNA mitocondriale 3'-5'
DNA polimerasi δ Principale fattore replicativo 3'-5'
DNA polimerasi ε Replicazione del DNA, non del tutto nota 3'-5'
DNA polimerasi η Sintesi da translesione No

Farmacologia[modifica | modifica sorgente]

Essendo essenziale alla sintesi del DNA, il blocco farmacologico della DNA polimerasi α può essere sfruttato a scopo terapeutico. Tra i farmaci antitumorali ne esiste uno in particolare che ha questa proprietà, la citarabina o citosina arabinoside, usata contro leucemie mieloidi acute, nei linfomi e a basso dosaggio nel mantenimento delle mielodisplasie.

La DNA polimerasi β, invece, è inibita da due coloranti, il verde naftocromo ed il mordente blu, entrambi derivati dal difenilmetano. A scopo di studio di laboratorio, sono stati identificati altri inibitori di questa polimerasi come lo NSC624548, che hanno permesso di studiare più in dettaglio le sue funzioni biologiche connesse alla riparazione del DNA.

Curiosità[modifica | modifica sorgente]

Nel 1989, in seguito al grande successo riscosso nella comunità scientifica dalla tecnica della PCR (reazione a catena della polimerasi), inventata qualche anno prima, la DNA polimerasi è stata insignita del titolo, istituito ad hoc, di "Molecola dell'anno".

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

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Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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