Topologia del DNA

Question 1

Quali sono i vantaggi della doppia elica?

Answer 1

La stabilità (conservazione dell’informazione genetica)

La complementarietà tra due filamenti permette di individuare e correggere errori

Question 2

In quali processi si creano superavvolgimenti?

Answer 2

Trascrizione, replicazione, ricombinazione, segregazione o condensazione dei cromosomi

Question 3

Perché si creano i superavvolgimenti?

Answer 3

Sono dovuti ad una restrizione del movimento del DNA

Question 4

Quale classe di enzimi rimuove i superavvolgimenti?

Answer 4

Topoisomerasi

Question 5

Cos’è il linking number?

Answer 5

Lk= Tw + Wr
twist = n avvolgimenti
writhe = n superavvolgimenti
nella molecola rilassata lk è uguale a 0
Tw e wr strettamente correlati

Question 6

Quali sono i due tipi di superavvolgimento?

Answer 6

Plectonemico: l’elica si avvolge su se stessa creando una superelica
Toroidale: l’elica si avvolge a spirale su un supporto cilindrico

Question 7

Cosa sono i topoisomeri?

Answer 7

Stessa sequenza, ma superavvolgimenti diversi (lk diverso)

Question 8

Cosa è il grado di superelicità?

Answer 8

Δlk= Lk - Lk°
Δlk < 0 superavvolgimento negativo
Δlk > 0 superavvolgimento positivo

Question 9

Quali sono i vantaggi del superavvolgimento negativo?

Answer 9

• contiene energia libera, il DNA tende a tornare nel suo stato di quiete, facilita parziale denaturazione
• il DNA tende a scaricare la tensione torsionale n senso opposto rispetto al superavvolgimento
• sottraendo giri di superavvolgimento nelle sequenze palindromiche si formano strutture cruciformi
• transizione da forma A a forma Z

Question 10

Quali sono i vantaggi di un superavvolgimento positivo?

Answer 10

• evita che il DNA si denaturi troppo facilmente in organismi termofili ch vivono a T troppo elevate
• a livello della cromatina neutralizza la carica del DNA e ha funzione strutturale (nucleosoma)

Question 11

Come operano le topoisomerasi?

Answer 11

Creano un taglio transiente sul DNA con la tirosina che opera in senso opposto sul gruppo -OH

Question 12

Quali sono i possibili meccanismi di azione delle topoisomerasi?

Answer 12

1. Rotazione controllata: la topoisomerasi opera un singola rottura sul filamento della doppia elica, il filamento intatto ruota su se stesso finche` l’attrito DNA-enzima permette la rilegazione
2. Passaggio del filamento: si crea una rottura singola o a doppio filamento, si allarga e l’altro filamento o la doppia elica passa attraverso la rottura che viene successivamente risaldata

Question 13

Topoisomerasi di tipo 1

Answer 13

• attuano una rottura transiente sul filamento
• aumentano Lk di 1 unita`
• non richiedono ATP
  1A: rottura a livello di 5’, meccanismo passaggio del filamento, eliminano superavvolgimenti negativi e positivi. richiedono Mg e Zn per funzionare. In questo gruppo inseriamo anche la girasi inversa,, unica ad usare ATP, che introduce superavvolgimenti positivi nel batteri termofili
  1B: taglio a 3’, meccanismo di rotazione controllata con rilasso superavvolgimenti negativi e positivi
  1C: meccanismo molto simile a 1B

Question 14

Topoisomerasi di tipo 2

Answer 14

• Rottura transitoria del doppio filamento (passaggio di una doppia elica dentro l’altra)
• Incremento Lk 2
• Richiede ATP
• modello a doppio cancello: il filamento TRANSPORT, che passa attraverso l’apertura, si introduce nella parte inferiore dell’enzima. La doppia elica si apre a livello del filamento GATE (ossia quello tagliato), l’enzima passa aprendosi nella parte inferiore. in questo modo si elimina un superavvolgimento alla volta e il transport permette la rilegazione della doppia elica
  l’ATP introduce cambiamenti conformazionali
  Tra le topoisomerasi 2A ricordiamo la GIRASI inversa, che nei batteri rimuove i superavvolgimenti negativi ed introduce i positivi

Question 15

Perche` le topoisomerasi sono MOLTO importanti negli eucarioti?

Answer 15

Perche` gli isotni introducono superavvolgimenti nei processi di trascrizione e di replicazione

Question 16

Come agiscono gli inibitori delle topoisomerasi?

Answer 16

Topo 1:inserisce un nick nei filamenti per permettere la rotazione delle eliche e ridurre torsione a carico del DNA (causata dall-avanzamento della forca di replicazione) . il nick e transiente e la topo permette larilegazione Gli inibitori delle topo 1 si inseriscono nel complesso DNA-nick-topo, impedendo il rilascio dell'enzima (es. irinotecan), oppure abbiamo gli inibitori delle topo2 che possono essere intercalanti o non intercalanti sono efficaci in cellule ad elevata attivita replicativa come quelle tumorali