Escherichia coli è un batterio appartenente alla famiglia delle enterobatteriace, asporigeno (che non genera spore) e gram negativo. L'escherichia coli, grazie alla sua relativa semplicità, è stato molto studiato e i risultati principali di tali ricerche sono riscontrabili nella conoscenza su come il dna si duplica.
Il cromosoma di escherichia coli è di tipo circolare. Il dna circolare è una struttura morfologica dell'informazione genetica spesso riscontrata in diversi altri batteri. L'inizio della replicazione del dna, in escherichia coli, avviene in un preciso sito costituito da poche centinaia di basi; tale sito prende il nome di origine della replicazione.
La doppia elica del dna si separa creando due singole eliche ed è su queste eliche che molti enzimi lavorano. L'elica “vecchia” fa da stampo a quella “nuova” visto che i componenti del dna si accoppiano in maniera specifica (A-T, G-C). L'elica iniziale, infatti, viene letta in senso 3'-5' e a seconda del tipo di base viene posto il corrispettivo stampo. Se ad esempio vi è una iniziale sequenza adenina-adenina-timina-citosina verrà costruito timina-timina-adenina-guanina.
Il dna viene duplicato in maniera bidirezionale. Questo vuol dire che il processo di duplicazione procede in ambedue i sensi, destra e sinistra, sempre in direzione 3'-5'. Durante la duplicazione il cromosoma di escherichia coli prende una forma caratteristica definita “forma teta” poiché strutturalmente è simile alla lettera greca teta
Inizialmente l'enzima Dna Elicasi srotola la doppia elica formando così un tratto binario di due filamenti, creando la forcella di replicazione. L'enzima Dna Primasi serve a creare dei piccoli inneschi di Rna a sostituzione dei gruppi 3'-OH, tali gruppi non sono infatti presenti nel filamento di dna in costruzione. Subito dopo gli inneschi di Rna un altro enzima compie il proprio lavoro: la Dna Polimerasi III che ha il compito di saldare i nucleotidi al filamento del dna nascente. Tale lavoro è compiuto anche dall'enzima Dna Polimerasi I che, oltre a inserire nuovi nucleotidi, toglie i precedenti inneschi di RNA. La Dna Ligasi “raffina” il lavoro fatto da tutti i precedenti enzimi in quanto satura i tagli dovuti dalla rimozione del Dna
Enzimi coinvolti nella duplicazione del Dna
Durante la duplicazione del dna, non solo di escherichia coli, sono coinvolti diversi enzimi. Tali enzimi hanno funzioni varie e ogni attività deve essere svolta in maniera meticolosa per evitare errori in fase di duplicazione. Aprendosi in due filamenti il dna forma una forcella di replicazione per ogni direzione di duplicazione, visto che la duplicazione è bidirezionale ci sono sempre due forcelle di replicazione.
- Dna Polimerasi I. Serve a inserire nuovi nucleotidi e a rimuovere l'innesco di Rna.
- Dna Polimerasi II. Serve a incrementare la spiralizzazione del Dna.
- Dna Polimerasi III. Serve a inserire nuovi nucleotidi nel filamento di Dna in costruzione.
- Dna Ligasi. Serve a cucire i tagli dovuti dall'eliminazione dei frammenti di Rna.
- Dna Elicasi. Serve a srotolare l'elica del dna, consuma ATP andando avanti nell'elica.
- Dna Primasi. Serve a creare piccoli inneschi di Rna a sostituzione del gruppo 3'-OH.
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