Nucleosoma e cromosomi
L’associazione tra polipeptidi e acidi nucleici è fondamentale in tutti i processi, come duplicazione del
DNA, trascrizione, ricombinazione, riparazione, traduzione, controllo dell’espressione genica.
Importanza dei legami deboli nelle interazioni tra macromolecole
Ancora una volta, le interazioni deboli sono fondamentali nel’interazione tra DNA, RNA e proteine.
La principale interazione che si stabilisce tra proteine e DNA/RNA è di carattere ionico, infatti si
stabiliscono legami tra gli acidi nucleici, polianionici, e le proteine a carica positiva.
Tra le proteine più importanti ci sono sicuramente gli istoni.
Gli istoni sono piccole proteine ricche di lisina e arginina, quindi hanno carica netta positiva.
Le proteine utilizzano tutta la gamma di legami deboli per leggere la sequenza degli acidi nucleici.
Le associazioni tra macromolecole sono complesse.
Spesso le proteine si associano tra loro per formare strutture che leggano il DNA.
In genere le proteine si legano al DNA prima facendo una scansione generale tramite legami a bassa
affinità, e poi interagiscono con più alta affinità con una sequenza specifica di basi.
Le proteine utilizzano specifici motivi strutturali per legarsi al DNA
Le proteine hanno sviluppato nel corso dell’evoluzione domini strutturali diversi, che permettono il
riconoscimento.
Il DNA a doppia elica espone al solco maggiore principalmente profili chimici unici, con combinazioni
diverse di accettore e donatori di elettroni e di gruppi metilici.
Quindi una proteina può leggere una sequenza senza destabilizzare il DNA.
I principali motivi strutturali utilizzati dalle proteine sono:
Elica-giro-elica: presenta due α eliche e una porzione lineare flessibile ad unirle, che di solito forma
un angolo fisso . La porzione C terminale del motivo è la porzione di riconoscimento, quella N-
terminale è la porzione strutturale che si lega al DNA.
Zinc finger: un atomo di zinco, legato a residui di cisteina e istidina, fa da collante a strutture diverse,
che formano una protuberanza che assomiglia ad un dito. Di solito queste strutture diverse sono
un’αe lica da un lato e un foglietto β dall’altro. Gli zinc finger sono utilizzati dalle proteine anche per
interagire con il DNA e con altre proteine.
Cerniera di leucine: un motivo strutturale che deriva dalla dimerizzazione di due alfa eliche, che si
avvolgono l’una con l’altra, e ogni 7 residui presentano una leucina, che permette l’interazione tra le
alfa eliche. Inoltre distalmente alle leucine è presente un dominio di legame al DNA, che si innesta
sul solco maggiore.
Elica-ansa-elica: presenta due α eliche unite da un’ansa. L’elica C terminale serve per la
dimerizzazione, quella N-terminale per l’interazione con il DNA.
Struttura della cromatina
Il genoma umano diploide contiene 6,4 miliardi di coppie di basi, distribuite in 46 cromosomi.
Se il DNA fosse esteso, raggiungerebbe i 2 metri di lunghezza.
Quindi il DNA deve essere in qualche modo impacchettato.
Il DNA è organizzato in cromosomi quando la cellula è in mitosi, mentre durante l'interfase notiamo
nel nucleo solo cromatina.
La cromatina comprende masse equivalenti di DNA e proteine, che devono andare incontro a
cambiamenti di compattamento, processo che ha richiesto la presenza di specifici sistemi enzimatici.
Il DNA presenta quindi tratti molto condensati e meno accessibili chiamati eterocromatina, e tratti più
accessibili chiamati eucromatina. Solitamente, l'eterocromatina si divide in due categorie:
eterocromatina facoltativa e l’eterocromatina costitutiva. L’eterocromatina facoltativa sta ad indicare
un DNA che potenzialmente può trascrivere i geni in determinate condizioni, se necessario, ma
finché è in stato di eterocromatina non sarà trascrizionalmente attiva (sarà in una fase di
quiescenza). L’eterocromatina costitutiva è sempre inattiva, non serve per la
trascrizione e per l’espressione genica. È principalmente localizzata in regioni centromeriche o
pericentromeriche.
Le proteine contenute nella cromatina sono istoni, e delle proteine basiche chiamate high mobility
group.
