Quanto è lungo il DNA?

10 anni fa

4 minuti


”Il DNA non sa nulla e non si cura di nulla. Il DNA, semplicemente, è. E noi danziamo alla sua musica” ~ Richard Dawkins

Vi siete mai chiesti quanti centimetri sia lungo il filamento di DNA presente in (quasi) tutte le cellule? E soprattutto, come può essere impacchettato per stare all’interno del nucleo cellulare? Se anche questa domanda non dovesse avervi minimamente sfiorato, vi fornirò comunque la risposta in questo articolo, che ho pensato di scrivere dopo aver letto quest’altro interessante articolo del saggio clostridium.

La struttura del DNA viene detta filamento a doppia elica: filamento in quanto è un polimero di nucleotidi (ossia l’unità fondamentale del DNA, composta da uno zucchero, una base azotata e un gruppo estere-fosfato ) ordinati l’uno di seguito all’altro; il termine doppia elica indica che i filamenti sono due, sono appaiati e antiparalleli (hanno un orientamento dei gruppi chimici opposto, ossia corrono in direzione contraria l’uno all’altro) e disposti a formare una struttura a elica.

Il genoma umano ha una lunghezza di circa 1,1 metri quando i due filamenti sono appaiati a formare la doppia elica, e di conseguenza la lunghezza diviene circa 2 metri se i due filamenti fossero separati e messi l’uno di seguito all’altro. Ovviamente questi dati cambiano per gli altri esseri viventi: nei batteri per esempio la lunghezza è minore (ricordiamo ad esempio che come già detto qui e qui, i batteri non hanno introni, quindi la lunghezza è notevolmente ridotta anche per questo motivo, oltre che all’ovvio minore numero di informazioni); nelle piante invece la lunghezza può essere maggiore, ma questo è anche dovuto al fatto che la maggior parte delle piante ha un corredo cromosomico tetraploide (ossia molti vegetali hanno 4 copie leggermente diverse degli stessi cromosomi, a differenza ad esempio nostra che ne possediamo solo 2 copie) o anche maggiore.

La domanda ovvia a questo punto dovrebbe essere: ma come può starci 1 metro di DNA all’interno del nucleo cellulare, le cui dimensioni sono di circa 6-8 µm? La risposta è che il DNA, il cui spessore è comunque di circa 2 nm, è impacchettato e superavvolto in strutture proteiche particolari denominate istoni.

Questi istoni, presenti in tutte le cellule eucariotiche, hanno la caratteristica di essere proteine basiche, quindi con parziale carica positiva, il che permette un naturale avvolgimento su di esse del DNA, che a causa dei gruppi esteri-fosfati presenta un accumulo di cariche negative sulla superficie esterna (che causerebbe una repulsione dei filamenti, se il DNA si dovesse avvolgere su se stesso).

[more]Gli istoni possono essere di 5 diversi tipi, denominati: H1, H2a, H2b, H3 e H4. Un complesso di 4 coppie di H2a, H2b, H3 e H4 costituisce una struttura detta a ottamero sulla quale si avvolge un tratto di DNA per una lunghezza di circa 150 bp (base pair = paia di basi, l’unità di misura della lunghezza del DNA a livello molecolare), mentre sull’istone H1 vengono avvolte solo una cinquantina di basi. Il DNA avvolto attorno all’ottamero è detto DNA core, mentre quello tra un ottamero e l’altro è detto DNA linker.[/more]

Anche nei batteri esiste una struttura proteica simile, denominata HU-protein e anch’essa basica, ma le origini evolutive delle due proteine sembrano essere completamente differenti. La proteina HU infatti è presente in forma monomerica e unica, a differenza delle 5 diverse categorie di istoni che possiamo trovare nelle cellule eucariotiche.

Un’ultima nota: gli istoni sono proteine, e in quanto tali sono sintetizzate a partire da un filamento di DNA che ne contiene le informazioni. È come dire che le istruzioni per fare un origami, sono scritte all’interno dell’origami stesso… E i geni contenenti queste informazioni, sembrano essere di natura materna, ossia derivano solo dalla parte di DNA contenuta nella cellula uovo e non in quella contenuta nello spermatozoo.

Fonti: Studi e qualche appunto di biologia molecolare.

Link:
Qui potete trovare uno schema dettagliato che mostra l’organizzazione del DNA dal cromosoma fino alla struttura a doppia elica, con tanto di animazione a fondo pagina.
Questo invece è un forum (in italiano) che si chiama “MolecularLab.it” dove è possibile trovare molte informazioni interessanti.
– E infine cito anche wikipedia, la cui pagina Inglese è fatta abbastanza bene, e contiene anche delle immagini dettagliate.

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