GENOMA: VIRUS, PROCARIOTI ED EUCARIOTI
GENOMA VIRALE (dimensione: 104)
Il genoma dei virus è organizzato all’interno del capside protettivo, e questo può essere costituito da DNA o
RNA, e questi possono essere a doppio o a singolo filamento. I capsidi protettivi dei virus sono costituiti da
subunità più o meno numerose di una sola o di poche proteine. Ci sono due modi in cui il materiale
genetico può organizzarsi:
1. Nei virus filamentosi il rivestimento proteico si assembla intorno all’acido nucleico organizzandolo in una
struttura elicoidale.
2. Nei virus icosaedrici viene prima assemblato un involucro vuoto nel quale, successivamente, viene
introdotto il genoma con un processo che viene chiamato di impacchettamento (packaging).
GENOMA BATTERICO (dimensioni: 106)
I genomi procariotici sono costituiti da un singolo cromosoma, costituito da un’unica molecola circolare di
DNA a doppia elica che è altamente ripiegata, organizzata in un centinaio di anse. Ciascuna ansa è ancorata
alla base a una struttura non ben definita, costituendo un dominio indipendente.
Le dimensioni della molecola sono 1000 volte maggiori rispetto alla cellula, per cui è necessario che il DNA
si impacchetti sotto forma di nucleoide, che si trova all’interno del citoplasma, in uno stato superavvolto,
ancorati in un punto alla superficie interna della membrana cellulare, cioè il mesosoma
Il superavvolgimento può essere negativo (DNA più rilassato) o positivo (DNA più compatto); questi
superavvolgimenti sono determinati dalle DNA topoisomerasi, generando numerose torsioni.
Il nucleoide di E. coli è composto per l’80% di DNA, essendo il restante 20% costituito da proteine e RNA.
Inoltre, sono state isolate varie proteine che si trovano legate al DNA di E. coli, e che presentano una
I genomi batterici mostrano una notevole variabilità delle dimensioni, correlata al loro stile di vita. La
componente genomica comune è denominata endogenoma, mentre la frazione variabile è estremamente
diversa da ceppo a ceppo.
I genomi procariotici mostrano una “plasticità” molto elevata, che è correlata alla possibilità di eventi di
trasferimento genico laterale, nei quali del materiale genetico viene trasferito da un individuo a un altro
questo può avvenire attraverso tre meccanismi principali:
(1) trasformazione in cui il batterio ricevente può acquisire DNA esogeno nella condizione in cui sia reso
“competente” per questo trasferimento;
(2) coniugazione i cui il trasferimento avviene attraverso il contatto fisico cellula-cellula (simile ad una
riproduzione);
(3) trasduzione in cui il trasferimento di materiale genetico è mediato da un’infezione fagica.
Gli eventi di trasferimento genico laterale possono conferire al batterio ricevente particolari proprietà,
come la resistenza ad antibiotici. In questo caso il tratto genico che conferisce le proprietà patogene viene
denominato isola di patogenicità.
GENOMA EUCARIOTICO (dimensioni: 109)
I genomi eucariotici presentano le seguenti caratteristiche:
- è di dimensioni più grandi di quelle dei procarioti
- è organizzato in cromosomi
- possiede telomeri
- possiede molti geni interrotti
- trascrizione e sintesi proteica avvengono in ambienti separati.
Nei nuclei delle cellule eucariotiche il materiale genetico è organizzato sottoforma di cromatina.
La struttura della cromatina è organizzata in nucleosomi, costituiti da un tratto di DNA associato con un
ottamero di proteine istoniche. Queste sono proteine basiche che interagiscono con le cariche negative dei
gruppi fosfato del DNA, la restante parte proteica è costituita da proteine basiche non istoniche
denominate High-Mobility Group (HMG).
L’ottamero consiste di due copie di ciascuno degli istoni H2A, H2B, H3 e H4 e rappresenta la struttura
centrale del nucleosoma, il core, intorno al quale la doppia elica di DNA compie quasi due giri.
Gli istoni presentano una struttura costituita da 3 regioni ad’ α-elica denominata histone-fold e da una
regione (coda) N-terminale.
