Condensazione del DNA: differenze tra le versioni
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Il DNA batterico è impacchettato con l'aiuto di [[poliammine]] e [[proteine]]. Il DNA associato alla proteina occupa circa 1/4 del volume intracellulare formando una fase viscosa concentrata con proprietà cristalline liquide, chiamata [[nucleoide]]. Un simile meccanismo d'imballaggio del DNA esiste anche nei cloroplasti e nei mitocondri. Il DNA batterico è a volte indicato come cromosoma batterico. Il meccanismo alla base dell'impacchettamento del DNA batterico, dal punto di vista evolutivo, può essere visto come intermedio tra l'imballaggio del DNA privo di proteine nei virus e l'imballaggio determinato dalle proteine negli eucarioti<ref name="Teif" />. |
Il DNA batterico è impacchettato con l'aiuto di [[poliammine]] e [[proteine]]. Il DNA associato alla proteina occupa circa 1/4 del volume intracellulare formando una fase viscosa concentrata con proprietà cristalline liquide, chiamata [[nucleoide]]. Un simile meccanismo d'imballaggio del DNA esiste anche nei cloroplasti e nei mitocondri. Il DNA batterico è a volte indicato come cromosoma batterico. Il meccanismo alla base dell'impacchettamento del DNA batterico, dal punto di vista evolutivo, può essere visto come intermedio tra l'imballaggio del DNA privo di proteine nei virus e l'imballaggio determinato dalle proteine negli eucarioti<ref name="Teif" />. |
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Versione delle 13:45, 14 mag 2019
La condensazione del DNA è un processo di compattamento delle molecole di DNA che può avvenire in vitro oppure in vivo[1]. I meccanismi che regolano l'impacchettamento del DNA sono fondamentali per il funzionamento del processo di regolazione genica negli organismi viventi. Il DNA condensato ha spesso alcune peculiarità, che non si osservano stando ai concetti classici di soluzioni diluite. Pertanto, la condensazione del DNA in vitro funge da sistema modello per molti processi di fisica, biologia e biochimica[2]. Inoltre, la condensazione del DNA ha molte potenziali applicazioni in medicina e nel campo delle biotecnologie[1].
Il diametro di una molecola di DNA è di circa 2 nm, mentre la sua lunghezza varia in relazione all'organismo e, in alcuni casi, può arrivare fino ad alcune decine di centimetri. La solidità della doppia elica di DNA è comunque garantita da alcune sue caratteristiche, fra cui: le proprietà meccaniche della catena di deossiribosio e fosfato, la repulsione elettrostatica fra i gruppi fosfato (lungo la molecola di DNA è presente una carica negativa ogni circa 17 nm), le interazioni fra le basi di ogni singolo filamento e le interazioni fra i filamenti. Oltre ad essere una delle molecole più lunghe presenti in natura, il DNA è uno dei polimeri più rigidi, tuttavia gode di un certo grado di elasticità, questo significa che un lungo segmento della molecola ha le stesse caretteristiche di una corda flessibile, mentre una porzione più corta della doppia elica si comporta come un'asta rigida. Inoltre il DNA spacchettato tende ad occupare un volume maggiore rispetto a quello ordinatamente impacchettato. Matematicamente, per una catena flessibile non interagente che si diffonde in modo casuale in 3D, la distanza da punto a punto si ridimensiona come una radice quadrata della lunghezza del polimero. Per i polimeri reali come il DNA, ciò fornisce solo una stima molto approssimativa; ciò che è importante è che lo spazio disponibile per il DNA in vivo è molto più piccolo dello spazio che occuperebbe nel caso di una diffusione libera nella soluzione. Per far fronte ai limiti di volume, il DNA può impacchettarsi nelle condizioni di soluzione appropriate con l'aiuto di ioni e altre molecole. Di solito, la condensazione del DNA è definita come "il collasso di catene di DNA estese in particelle compatte e ordinate contenenti solo una o poche molecole"[3]. Questa definizione si applica a molte situazioni in vitro ed è anche vicina alla definizione di condensazione del DNA nei batteri come "adozione di uno stato relativamente concentrato e compatto che occupa una frazione del volume disponibile"[4]. Negli eucarioti, la dimensione del DNA e il numero di altri elementi che contribuiscono al processo di impacchettamento sono di gran lunga maggiori e una molecola di DNA forma milioni di particelle nucleoproteiche ordinate, i nucleosomi, che rappresentano solo il primo di molti livelli di impacchettamento del DNA[1].
Condensazione del DNA nei virus
Nei virus il DNA o l'RNA è circondato dal capside, a volte è ulteriormente ricoperto da una membrana lipidica. Il materiale genetico è conservato all'interno del capside sotto forma di una bobina, che può avere diverse tipologie di avvolgimento che portano a diversi tipi di imballaggio liquido-cristallino. Questo imballaggio può passare da esagonale a colesterico a isotropiaisotropo durante i diversi stadi di azione dei fagi. Sebbene le doppie eliche siano sempre allineate localmente, il DNA all'interno dei virus non rappresenta i veri cristalli liquidi, perché manca di fluidità. D'altra parte, il DNA condensato in vitro, ad esempio con l'aiuto di poliammine presenti anche nei virus, è sia ordinato localmente che fluido[1].
Condendazione del DNA nei batteri
Il DNA batterico è impacchettato con l'aiuto di poliammine e proteine. Il DNA associato alla proteina occupa circa 1/4 del volume intracellulare formando una fase viscosa concentrata con proprietà cristalline liquide, chiamata nucleoide. Un simile meccanismo d'imballaggio del DNA esiste anche nei cloroplasti e nei mitocondri. Il DNA batterico è a volte indicato come cromosoma batterico. Il meccanismo alla base dell'impacchettamento del DNA batterico, dal punto di vista evolutivo, può essere visto come intermedio tra l'imballaggio del DNA privo di proteine nei virus e l'imballaggio determinato dalle proteine negli eucarioti[1].
Note
- ^ a b c d e Condensed DNA: condensing the concepts, in Progress in Biophysics and Molecular Biology, vol. 105, n. 3, 2011, pp. 208–22, DOI:10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.002.
- ^ VA Bloomfield, DNA condensation, in Current Opinion in Structural Biology, vol. 6, n. 3, 1996, pp. 334–41, DOI:10.1016/S0959-440X(96)80052-2.
- ^ VA Bloomfield, <269::AID-BIP6>3.0.CO;2-T DNA condensation by multivalent cations, in Biopolymers, vol. 44, n. 3, 1997, pp. 269–82, DOI:10.1002/(SICI)1097-0282(1997)44:3<269::AID-BIP6>3.0.CO;2-T.
- ^ Macromolecular crowding and the mandatory condensation of DNA in bacteria, in FEBS Letters, vol. 390, n. 3, 1996, pp. 245–8, DOI:10.1016/0014-5793(96)00725-9.