estremità 5' DNA O - P O H 2 C O H H H H G N H O H 2 C P O H H T N ponte fosfodiestere O 3 P O estremità 3' etc.

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3 estremità 5' P N 5 2 C 3 ponte fosfodiestere P A 1 2 C 5 P 3 G N 1 2 C 5 3 P T N C 3 etc. DNA C N 1 estremità 3'

4 zucchero N 1 C timina N adenina N N 1 6 N N 9 N zucchero N zucchero citosina N guanina N N N N N 9 N zucchero

5 Cromosoma di una cellula di E.coli. Unica molecola circolare a doppia catena. Contiene coppie di basi, lunghezza 1,7 mm (850 volte la lunghezza della cellula).

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9 Nature Apr 25;171(4356): Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid. WATSN JD, CRICK F. Doppia elica destrorsa: 10,5 coppie di basi ogni giro dell elica

10 5 P T A 3 P C G P P P T A P P P P P G C P C G P P P P P 3 P P 5

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12 DNA A: forma favorita in un mezzo povero di acqua; i reagenti che si usano per cristallizzare il DNA tendono a deidratarlo facendolo cristallizzara come DNA A DNA Z: Elica levogira in cui i fosfati sono disposti a zigzag e i legami glicosidici sono alternati fra anti e sin. Questa struttura si ritrova nell esanucleotide CGCGCG. Vi sono evidenze della presenza di DNA Z nelle cellule batteriche ed eucariotiche, sebbene Il ruolo non sia stato ancora definito

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18 RINATURAZINE del DNA DNA nativo DNA denaturato DNA rinaturato I fase lenta II fase veloce DENATURAZINE RINATURAZINE

19 AAAAZINE DELLA DNA LIGASI

20 1 Meccanismo della DNA Ligasi

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22 MECCANISM della DNA ligasi 1] Reazione di ATTIVAZINE NAD + E.Coli ATP DNA ligasi Complesso DNA-adenilato ATP PPi 2Pi

23 Complesso DNA-adenilato 2] Formazione del legame FSFDIESTER

24 La DNA LIGASI agisce: Nella normale sintesi del DNA Nella riparazione del DNA danneggiato Nello SPLICING di catene di DNA durante la ricombinazione genica

25 DNA PLASMIDICI RILASSATI E SUPERAVVLTI

26 Elettroforesi su gel di DNA con stesso n. di coppie di basi, ma diverso grado di superavvolgimento. L k = n di legame 1. Controllo 2 e 3. Trattato con topoisomerasi 1 per tempi diversi (aumento di L K ). migrazione Il DNA superavvolto è più compatto e presenta una maggiore mobilità elettroforetica.

27 L osservazione dell attorcigliamento dei fili del telefono portò Jerome Vinograd (1965) ad intuire la struttura superavvolta dei DNA circolari

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29 Il disavvolgimento del DNA circolare (numero di giri di elica inferiore a quello del DNA B), provoca una tensione strutturale che favorisce un superavvolgimento o la parziale separazione delle due catene per una lunghezza corrispondente a circa 10 coppie di basi

30 N. Di Legame. Una proprietà topologica chiave di una molecola di DNA circolare è il suo numero di legame, (inking number), L k, definito come il n di volte che un filamento di DNA si avvolge intorno all altro filamento (giri dell elica). Due forme di DNA circolare identiche, differiscono per il numero di legame, si definiscono isomeri topologici o topoisomeri

31 La densità di superavvolgimento σ, data dal rapporto Lk/L ko, risulta essere di circa il 5-7%, valore negativo, poiché la variazione del n. di legame è dato dal parziale disavvolgimento del DNA.

32 gni cellula disavvolge il suo DNA e la deformazione corrispondente rappresenta una forma di immagazzinamento dell energia. Il parziale disavvolgimento (struttura superavvolta) facilita la compattazione del DNA; allo stesso tempo permette di accedere alla informazione contenuta nel DNA, tramite l intervento degli enzimi. Lo stato parzialmente disavvolto può essere mantenuto solo se il DNA è circolare o se è stabilizzato da interazioni con proteine.

33 LE TPISMERASI CATALIZZAN LE VARIAZINI DEL N. DI LEGAME DEL DNA Le topoisomerasi I (o DNA topoisomerasi propriamente dette, numero EC ) rompono transitoriamente una sola delle catene del DNA, la ruotano attorno a quella integra e infine riuniscono le estremità interrotte, modificando il numero di legame "Lk" (Linking Number), con incrementi positivi di 1. Un incremento positivo di Lk porta ad un rilassamento della doppia elica, un processo termodinamicamente favorevole. Le topoisomerasi II (DNA topoisomerasi idrolizzanti ATP, numero EC ), invece, rompono entrambe le catene di DNA e modificano Lk con incremento negativo di 2; dal momento che introduce un ulteriore stress topologico nella doppia elica, questa reazione necessita di energia, prodotta attraverso l'idrolisi di una molecola di ATP.

34 Replicazion del DNA: le catene progenitrici vengono separate e ognuna diventa lo stampo per la biosintesi di una catena figlia

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41 estremità 5' P 2 C 5 P ponte fosfodiestere 3 A N 1 2 C 5 P 3 G N 1 2 C 5 3 P U N 1 2 C 5 etc. RNA 3 C N 1 estremità 3'

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46 Per poter essere rimosso, un nucleotide deve avere un terminale 3 - libero e non deve far parte della doppia elica P N 5 2 C 3 P A 1 2 C 5 Attività esonucleasica 3' 5 3 G N 1 5 P 2 C 3 P Attività esonucleasica 3-5 della Polimerasi 1 T N 1 2 C 5 3 C N 1 estremità 3'

47 estremità 5' Attività nucleasica 5' 3 - P 2 C 5 P 3 Attività nucleasica 5' 3 A N 1 2 C P 2 C G N 5 3 T N 1 P 2 C Attività esonucleasica 5-3 della Polimerasi 1. Agisce anche all interno di un doppio filamento di DNA 5 etc. 3 C N 1

48 Sintesi del filamento LENT = Sintesi Discontinua Frammenti di KAZAKI

49 Sintesi del DNA a livello della forcella di replicazione

50 Sintesi del DNA a livello della forcella di replicazione

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56 DEAMINAZINE SSIDATIVA delle BASI: mutazione spontanea

57 Usati come conservanti. Impediscono l infezione batterica N 2 Produce la deamminazione delle basie N 2 Il bisolfito S 3- si comporta come l acido nitroso

58 MUTAZINE INDTTA da N 2 ES. Deaminazione ssidativa dell Adenina DNA originario A DNA mutante T I T N 2 Replicazione A T I C I C G C In due successive replicazioni la coppia A-T verrà sostituita con G-C

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62 Piega (Kink) prodotta dal dimero di timina

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64 TAPPE CMUNI AI MECCANISMI DI RIPARAZINE DEL DNA Una porzione di DNA intorno alla lesione viene rimossa Polimerasi I DNA ligasi

65 Escissione di basi Es.: Deaminazione della citosina a uracile Escissione di nucleotidi Scinde il legame N-glicosidico SIT AP

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67 SISTEMA DI RIPARAZINE DEGLI APPAIAMENTI ANMALI, NEI BATTERI

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70 Un enzima di restrizione idrolizza un legame fosfoestereo in entrambi i filamenti del DNA, in maniera specifica, in corrispondenza di sequenze palindromiche

71 Produzione di una molecola di DNA ricombinante attraverso l uso di enzimi di restrizione

72 CLNAZINE DEL DNA IN BATTERI

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80 Escherichia coli

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87 Gli mrna degli eucarioti vengono incappucciati all estremità 5

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