Dna: struttura e funzione

Il Dna (acido desossiribonucleico) è una macromolecola presente nel nucleo delle cellule che custodisce al suo interno i geni di un individuo. La sua funzione è proprio quella di contenere le informazioni necessarie per lo sviluppo e il funzionamento dell’organismo.

Nei geni, infatti, sono contenute le informazioni per produrre le proteine che servono sia per costruire cellule, tessuti e organi, sia quelle che servono per farli funzionare. Queste informazioni possono essere conservate e trasmesse da una cellula all’altra grazie alla struttura stessa del Dna. Vediamo da cosa è formata e come è strutturata questa indispensabile molecola.

Zuccheri, fosfati e basi azotate

La scoperta della struttura del Dna è relativamente recente. Datata 1953, è stata resa possibile dal lavoro di James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins and Rosalind Franklin, grazie al quale si è giunti alla conclusione che la macromolecola di Dna ha la forma di una spirale a doppio filamento avvolta su se stessa in senso antiorario, la cosiddetta doppia elica.

Ogni filamento è formato da una catena di nucleotidi, molecole formate da una base azotata a scelta fra adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T), uno zucchero (desossiribosio) e un fosfato. I nucleotidi sono uniti l’uno all’altro a formare un unico filamento grazie ai legami stabili che si formano tra il fosfato di uno e lo zucchero del successivo, mentre i due filamenti che formano la doppia elica sono tenuti insieme da legami deboli tra le basi azotate, rivolte verso l’interno del doppio filamento.

Tali legami, seppur deboli, sono molto specifici e possono avvenire solo fra una A e una T e fra una C e una G. Ciò significa che conoscendo la base azotata presente in un punto di un filamento della doppia elica si sa anche qual è la base azotata sull’altro filamento. In altre parole, i due filamenti di Dna sono complementari tra di loro.

Una struttura superavvolta

Un filamento di Dna umano è formato da circa 3 miliardi di nucleotidi; ciò significa che è quasi un milione di volte più lungo rispetto al diametro della cellula in cui è contenuto. Tuttavia, la sua capacità di organizzarsi un una struttura estremamente compatta fa sì che possa essere tutto comodamente accolto nel cui nucleo.

Il primo passaggio per ottenere questa struttura compatta è l’avvolgimento della doppia elica intorno a delle proteine, gli istoni. Questo avvolgimento è estremamente regolare: la doppia elica compie un giro e mezzo intorno ad una sorta di tamburello formato da 8 istoni, torna a scorrere libera e poi si avvolge con un altro giro e mezzo (corrispondente a un tratto di filamento di 200 nucleotidi) attorno ad un altro tamburello di istoni. Il risultato è simile ad una collana di perle in cui queste ultime, dette nucleosomi, sono distanziate fra di loro in modo estremamente regolare.

Questa struttura è ulteriormente stabilizzata da un altro istone che non entra a far parte del tamburello attorno al quale si avvolge il Dna, ma che consente di ottenere, infine, una fibra di Dna dal diametro di 10 nanometri. Questa si compatta ulteriormente in una struttura a solenoide dal diametro di 30 nanometri in cui ogni “giro” è formato da 6 nucleosomi.

Quello risultante è un Dna superavvolto. Questa struttura non è, però, fissa: nel momento in cui la cellula si deve duplicare si compatta ulteriormente nei cromosomi che, di fatto, corrispondono ciascuno ad una signola molecola di Dna. Quando, invece, deve replicarsi o essere trascritto si svolge in modo tale che la sua sequenza possa essere letta dagli enzimi responsabili di questi processi.

Via | Genetics Home Reference; Dna learning center
Foto | da Flickr di Arenamontanus