Filo di DNA leader e in ritardo: differenza e confronto

Nella replicazione del DNA, il filamento principale viene sintetizzato continuamente nella direzione da 5′ a 3′, adattandosi al movimento della forca di replicazione. La sua sintesi è regolare, facilitata dalla DNA polimerasi III. Al contrario, il filamento in ritardo viene sintetizzato in modo discontinuo in brevi frammenti di Okazaki nella direzione da 3′ a 5′, lontano dalla forca di replicazione.

Punti chiave

1. Il filamento principale subisce una replica continua, mentre il filamento in ritardo subisce una replicazione discontinua.
2. La DNA polimerasi III sintetizza il filamento principale, mentre la DNA polimerasi I sintetizza il filamento in ritardo.
3. Il filamento principale ha meno primer rispetto al filamento in ritardo, richiedendo più primer per la sintesi dei frammenti di Okazaki.

Filamento di DNA leader contro DNA in ritardo

Il Leading Strand si replica continuamente nella direzione 5'3 del movimento della forcella di replicazione. Il filamento principale non richiede il primer dell'RNA. Il filamento in ritardo si replica in modo discontinuo nella direzione 3'5 opposta al movimento della forcella di replicazione. Richiede un primer per RNA.

Tavola di comparazione

caratteristica	Filo conduttore	Filo in ritardo
Sintesi	Educazione	Discontinuo (frammenti di Okazaki)
Direzione della sintesi	Uguale al movimento della forca di replica (da 5′ a 3′)	Opposto al movimento della forca di replica (da 3′ a 5′)
Numero di primer necessari	Uno	Multiplo per ogni frammento di Okazaki
Fabbisogno della DNA ligasi	Non	Sì, per unire i frammenti di Okazaki
Crescita relativa alla forcella di replica	Lontano dal fork di replica	Verso il fork di replicazione

Qual è il principale filamento di DNA?

Panoramica

Il filamento principale del DNA è una componente cruciale della replicazione del DNA, poiché facilita la fedele duplicazione dell'informazione genetica. La sua sintesi avviene in modo continuo ed efficiente durante il processo di replicazione, garantendo la replicazione rapida e accurata dell'intera molecola di DNA.

Processo di sintesi

La sintesi del filamento principale del DNA inizia all'origine della replicazione, dove la doppia elica del DNA si svolge per formare forcelle di replicazione. Gli enzimi della DNA elicasi svolgono la doppia elica davanti alla forca di replicazione, creando modelli di DNA a filamento singolo per la replicazione. Primase sintetizza quindi un breve primer di RNA all'estremità 3' del modello del filamento principale.

Dopo la sintesi del primer, la DNA polimerasi III, il principale enzima polimerasi replicativo, si lega al primer dell'RNA e avvia la sintesi del DNA. Allunga il filo principale nella direzione da 5′ a 3′, muovendosi continuamente lungo il filo modello verso la forca di replicazione. Quando la DNA polimerasi III sintetizza il filamento principale, sposta i filamenti di DNA parentale, che vengono successivamente utilizzati come modelli per la sintesi del filamento ritardato.

La sintesi continua del filamento principale garantisce una replicazione efficiente e coordinata della molecola di DNA. La DNA polimerasi III si muove lungo il filamento modello con elevata processività, aggiungendo nucleotidi complementari al filamento di DNA parentale con notevole fedeltà. Man mano che la forca di replicazione avanza, il filamento principale si allunga rapidamente, consentendo una duplicazione rapida e accurata del materiale genetico.

Ruolo degli istoni

Gli istoni svolgono un ruolo essenziale nella replicazione del DNA facilitando l'accessibilità del modello di DNA e stabilizzando la struttura del nucleosoma durante la replicazione. Questi istoni fanno parte del nucleo del nucleosoma, attorno al quale il DNA è avvolto per formare la cromatina. Durante la replicazione, gli istoni devono essere temporaneamente spostati per consentire l'accesso allo stampo del DNA per il meccanismo di replicazione.

Cos'è un filamento di DNA in ritardo?

Panoramica

Il filamento ritardato del DNA è un componente fondamentale della replicazione del DNA, che opera in tandem con il filamento principale per garantire una duplicazione accurata e completa del materiale genetico. A differenza del filamento principale, il filamento ritardato è sintetizzato in modo discontinuo in brevi frammenti chiamati frammenti di Okazaki, che richiedono meccanismi specializzati per garantire una replicazione efficiente.

Processo di sintesi

La sintesi del filamento ritardato del DNA avviene contemporaneamente al filamento principale ma procede nella direzione opposta. Man mano che la forca di replicazione avanza, la DNA elicasi svolge la doppia elica, generando modelli di DNA a filamento singolo per la replicazione. La primasi sintetizza brevi primer di RNA a intervalli lungo il modello del filamento ritardato.

La DNA polimerasi III si lega quindi ai primer dell'RNA e avvia la sintesi del DNA, sintetizzando brevi frammenti di Okazaki nella direzione da 5 'a 3' lontano dalla forca di replicazione. Ogni frammento di Okazaki ha una lunghezza compresa tra 100 e 1000 nucleotidi. La sintesi discontinua del filamento ritardato richiede la sintesi periodica di primer di RNA da parte della primasi per avviare ciascun frammento.

Quando la DNA polimerasi III sintetizza un frammento di Okazaki, incontra eventualmente il precedente primer di RNA del frammento adiacente. A questo punto, l’enzima sintetizza il DNA in una direzione da 5’ a 3’, spostando il primer dell’RNA e lasciando uno spazio tra i frammenti. La DNA polimerasi I rimuove quindi il primer dell'RNA e riempie il vuoto con i nucleotidi del DNA, sintetizzando un filamento continuo di DNA complementare allo stampo del filamento ritardato.

Principali differenze tra filamento di DNA principale e filamento in ritardo

• Direzione della sintesi:
  • Filo principale: sintetizzato continuamente nella direzione da 5′ a 3′, corrispondente alla direzione del movimento della forca di replicazione.
  • Filo ritardato: sintetizzato in modo discontinuo nella direzione da 5′ a 3′ lontano dalla forca di replicazione, con conseguente formazione di frammenti di Okazaki.
• Requisito dell'innesco:
  • Filo principale: richiede solo un primer di RNA all'origine della replicazione per avviare la sintesi.
  • Filamento ritardato: richiede più primer di RNA, distanziati lungo il modello, per avviare la sintesi di ciascun frammento di Okazaki.
• Efficienza di sintesi:
  • Filo principale: sintetizzato in modo efficiente e rapido grazie alla sua natura continua, portando alla rapida replicazione della molecola di DNA.
  • Filo ritardato: sintetizzato in modo meno efficiente a causa della sua natura discontinua, che richiede la sintesi e l'elaborazione di più frammenti di Okazaki, con conseguente replicazione più lenta.
• Formazione del frammento di Okazaki:
  • Filo principale: non forma frammenti di Okazaki; la sintesi avviene continuamente senza interruzione.
  • Filo ritardato: forma frammenti di Okazaki a causa della natura discontinua della sintesi, con conseguente creazione di brevi frammenti di DNA che devono essere uniti insieme.
• Movimento della polimerasi:
  • Filo principale: la DNA polimerasi si muove continuamente lungo il filamento modello verso la forca di replicazione.
  • Filamento ritardato: la DNA polimerasi si muove in modo discontinuo, sintetizzando i frammenti di Okazaki lontano dalla forca di replicazione.
• Meccanismi di elaborazione:
  • Filo principale: richiede un'elaborazione minima; il DNA sintetizzato viene incorporato direttamente nel filamento in crescita.
  • Filamento ritardato: richiede fasi di elaborazione aggiuntive come la rimozione del primer di RNA, il riempimento degli spazi vuoti e l'unione dei frammenti di Okazaki per generare un filamento di DNA continuo.

Riferimenti

1. https://science.sciencemag.org/content/300/5623/1300.abstract
2. https://www.embopress.org/doi/abs/10.1093/emboj/18.22.6561

Ultimo aggiornamento: 28 febbraio 2024