Primosoma

Il primosoma èl l'insieme di enzimi che servono per la partenza della duplicazione del DNA. Le DNA polimerasi non possono iniziare autonomamente a duplicare il DNA ma necessitano di agganciarsi a zone del DNA che servono da marcatori di inizio.

Affinché una catena di DNA possa essere trascritta è necessario che ci sia una estremità 3'-OH libera. Esistono molti modi per fornire un ossidrile in 3':

  1. Aggancio di proteine al DNA parentale.

  2. Sintesi di un breve tratto di RNA.

  3. Formazione di un nick, ovvero taglio del filamento.

Per quanto riguarda i batteri, specialmente E. Coli, l'estremità ossidrilica è fornita grazie al riconoscimento di una sequenza che prende il nome di oriC. Una proteina definita DNA G primasi, a livello dell'origine di replicazione ovvero di una zona del DNA che serve da bersaglio per questa molecola, sintetizza un breve stampo di RNA che fornisce in questo modo l'ossidrile libero. È opportuno ricordare l'attività esonucleasica 5'→3' della DNA polimerasi I che potrà rimuovere, in un secondo momento, questo innesco.

La proteina DNA G è coadiuvata da almento altre tre proteine chiamate DNA A, DNA B e DNA C che si legano a cascata. L'aggancio del DNA G sembra avvenire a livello della DNA B. Questo complesso prende il nome di primosoma e probabilmente rimane legato al DNA andando in direzione 3'→5' per inserire nuovi frammenti di RNA.

Struttura semplificata del primosoma

Illustrazione 51: Struttura semplificata del primosoma

Dopo aver sintetizzato l'innesco, che ha orientamento 5'→3', una DNA polimerasi III può proseguire sintetizzando del DNA complementare al segmento leader che ha direzionalità 3'->5'. A questo punto, però, sorge un problema. Sappiamo che i filamenti sono antiparalleli nel senso che un filamento idealmente “superiore” ha polarità 3'→5' mentre quello “inferiore” ha polarità inversa.

L'attività delle DNA polimerasi funziona soltanto con la lettura del DNA in direzione 3'→5' per cui com'è possibile che vengano sintetizzate molecole nel filamento sottostante?

La replicazione del DNA avviene con due processi. Il filamento leader porta alla sintesi di un filamento veloce; il processo in questo caso è veloce poiché la DNA polimerasi III, a meno di non trovare problema lungo il DNA, può sintetizzare DNA 5'→3' alla massima velocità. L'altro filamento di DNA, ovvero quello complementare al filamento leader, viene duplicato utilizzando una strategia differente. Il primosoma crea un piccolo frammento di RNA sul cosiddetto filamento lento; questo frammento non è estremamente lungo e fornisce l'estremità 3'-OH libera per l'aggancio della polimerasi III. Il filamento viene definito lento proprio perché l'enzima polimerasico deve trovare pronto un frammento di Okazaki prima di poter sintetizzare il DNA.

La presenza di un ibrido DNA-RNA è ovviamente incompatibile con la duplicazione del DNA. L'ibrido, in realtà, dura poco poiché per eliminare questa peculiarità dal filamento lento interviene dapprima una polimerasi I, o una RNAsi H, che sostituisce il primer di RNA con un primer di DNA e successivamente una DNA ligasi che unisce i frammenti di Okazaki.

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