Riparazione del DNA

I danneggiamenti del DNA possono essere causati:

– appaiamento di basi non corrette ;

– esposizione a sostanze chimiche ;

– radiazioni ;

Esistono due forme di danneggiamento spontaneo :

– deaminazione : citosine vengono deaminate producendo uracile ; (riparata per escissione base)

– depurinazione : perdita di basi puriniche dovuta al taglio del legame fra le basi puriniche e il deossiribosio l lasciando così un sito apurinico (AP);

Tali danneggiamenti possono bloccare la replicazione o la trascrizione e possono portare ad un'alta frequenza di mutazioni.

I meccanismi di riparazione del DNA si dividono in due classi:

– inversione diretta della reazione chimica responsabile del danneggiamento;

– rimozione e sostituzione delle basi danneggiate (meccanismo più comune) [ poiché la base viene escissa il meccanismo è anche detto “per escissione” ];

Per inversione..

1) [fotoriattivazione] Il tipo principale di danno indotto dalla luce UV è la formazione di dimeri di pirimidine in cui pirimidine adiacenti (es: timine) sullo stesso filamento di DNA sono unite dalla formazione di un anello di ciclobutano, a causa della saturazione dei doppi legami fra i carboni 5 e 6.

Tramite il processo noto come fotoriattivazione, in quanto viene utilizzata l'energia della luce visibile per rompere la struttura ad anello formatasi , le due basi vengono riportate allo stato originale.

Tale processo non avviene nell'uomo.

2) [alchilazione] il danno consiste nella metilazione della posizione O⁶ della guanina divenendo O⁶ metilguanosina che forma coppie di basi con timina piuttosto che con la base complementare (la citosina).

Attraverso l'alchilazione, l'enzima O⁶ metilguanina trasferasi trasferisce il gruppo metilico a un residuo di cisteina del sito attivo dell'enzima, in tal modo si riottiene la guanina.

Per escissione..

In questo caso il DNA danneggiato viene riconosciuto e rimosso sia sotto forma di basi libere che come nucleotidi.

1) [ riparazione per escissione della base ] ad esempio dell'uracile; l'uracile può formarsi nel DNA per due meccanismi: può venire occasionalmente incorporato al posto della timina, o per deaminazione della citosina ( viene tolto il gruppo ammidico -NH₂)

L'escissione dell'uracile è catalizzata dalla DNA glicosilasi, un enzima che taglia il legame che unisce l'uracile al deossiribosio dello scheletro del DNA → si ha un sito apirimidinico (AP).

Interviene a tal punto l' AP endonucleasi che taglia da un lato del sito AP ; il deossiribosio rimanente viene rimosso ; a questo punto interviene la DNA polimerasi seguita dalla ligasi che riempiono e sigillano l'interruzione portando all'incorporazione della base corretta.

2) [ riparazione per escissione del nucleotide] ad esempio la riparazione di dimeri di timina.

- Il DNA danneggiato viene riconosciuto (dalla proteina UvrA);

- tagliato rispettivamente sui lati 3' e 5' del sito danneggiato, dalle proteine UvrB e UvrC ;

- lo svolgimento della elicasi porta all'escissione dell'oligonucleotide contenente le basi danneggiate;

- l'interruzione che ne deriva viene riempita dalla DNA polimerasi e sigillata dalla ligasi.

3) [sistema di riparazione degli appaiamenti sbagliati] permette di riconoscere la basi male appaiate durante la replicazione. Queste tramite l'uso di enzimi vengono identificate e rimosse.