DNA polimerasi

DNA polimerasi

Enzimi deputati alla replicazione del DNA, ossia alla fedele copiatura della sequenza nucleotidica di un filamento di DNA, che termina con la formazione di una molecola perfettamente complementare a questo. La replicazione è un processo che permette la duplicazione dell’informazione genetica e ha luogo durante la fase S (di sintesi) del ciclo cellulare. La polimerizzazione del nuovo filamento avviene in direzione 5′-3′ per aggiunta di uno specifico deossiribonucleotide (dNTP) al 3′−OH dello zucchero appartenente al nucleotide precedente. Tutte le DNA-polimerasi hanno però bisogno di un innesco (detto primer) da cui far partire la sintesi. Tali inneschi possono essere sia di DNA sia di RNA. Le cellule, siano esse procariotiche o eucariotiche, dispongono di diverse polimerasi, ma solamente una funziona come replicasi. Fu Arthur Kornberg a scoprire nel 1958 la prima DNA polimerasi (pol I) nel batterio Escherichia coli. Oggi è noto che questa è solo una delle tre diverse polimerasi presenti nelle cellule procariotiche. La DNA polimerasi I è senza dubbio l’enzima meglio conosciuto. Anche se costituito da una sola catena polipeptidica del peso di 102 kD, esso è molto versatile: oltre a un’attività polimerasica 5′-3′, è infatti in grado di svolgere una distinta attività esonucleasica 3′-5′ di rimozione dei nucleotidi (detta anche di correzione delle bozze). L’attività esonucleasica 3′-5′ della DNA polimerasi I consente di rimuovere eventuali nucleotidi non corretti inseriti nella catena di DNA nascente. L’inserimento di un nucleotide non in grado di appaiarsi correttamente con il suo complementare sul filamento stampo, determina uno stallo dell’enzima che quindi provvede alla sua rimozione. La DNA polimerasi I possiede, inoltre, un’attività esonucleasica 5′-3′ che le consente di degradare il filamento di fronte al punto di avanzamento. Dallo studio di mutanti nei quali la DNA polimerasi I era alterata o mancante completamente si è potuto dedurre, vista la vitalità dei mutanti stessi, che la DNA polimerasi I non sia l’enzima deputato alla replicazione bensì alla riparazione del DNA danneggiato. Nel 1971 Thomas B. Kornberg e Malcom L. Gefter scoprirono due nuove DNA polimerasi: pol II e pol III. Sempre attraverso l’uso di mutanti si è riusciti a dimostrare che, di queste, la DNA polimerasi III è l’effettivo enzima replicativo. Le cellule di mammifero possiedono cinque diverse DNA polimerasi: α‚ β‚ δ‚ ε‚ γ. La polimerasi α è l’unica polimerasi eucariotica in grado di generare inneschi per entrambi i filamenti di DNA, mentre la polimerasi δ è deputata all’allungamento di entrambi i filamenti. Le polimerasi β ed ε sembrano avere un ruolo essenzialmente nella riparazione del DNA; la polimerasi γ, infine, è responsabile della replicazione del DNA mitocondriale.

→ DNA; Polymerase chain reaction