Chimica e segreti del DNA

Il DNA è la molecola più conosciuta al mondo. Quasi ogni persona presente sulla Terra conosce il suo significato e la sua importanza. Ma quali sono i segreti del DNA?

La struttura dell’acido desossiribonucleico è nota da moltissimo tempo. Presenta un’ossatura zucchero-fosfato esternamente alla doppia elica e al suo interno delle basi azotate, appaiate in maniera complementare A-T e C-G (adenina e timina, citosina e guanina). Si appaiano sempre una base purinica (adenina o guanina costituite da un doppio anello eterociclico) con una base pirimidinica (citosina o timina costituite da un solo anello eterociclico).

base azotata Timina

La forma “B” del DNA

Il primo modello della doppia elica fu studiato da Watson e Crick nel 1953, i due scienziati individuarono una serie di caratteristiche:

  • andamento destrorso della doppia elica (rotazione verso destra della spirale)
  • passo dell’elica di 34 A°, ogni 10 paia di basi avviene un giro completo
  • diametro dell’elica di 20 A° e distanza tra ogni coppia delle basi di 3,4 A°

Tale struttura del DNA venne definita forma “B” ma in natura, nelle nostre cellule esistono altre forme, tra le più rilevanti troviamo la forma A e quella Z.

Le forme “A” e “Z”

La forma A della doppia elica si trova a particolari condizioni di umidità e nei filamenti ibridi di DNA-RNA e nei doppi filamenti di RNA. E’ una struttura più “tarchiata” rispetto alla forma B presenta infatti:

  • angolatura maggiore tra le basi azotate e l’asse perpendicolare della doppia elica.
  • passo dell’elica di 25 A°, ogni 11 paia di basi avviene un giro completo
  • diametro dell’elica di 23 A° e andamento sempre destrorso

La forma più interessante invece è la “Z” denominata così per l’andamento a zig-zag che assume la molecola. Tra tutte le strutture è quella più “magra e allungata”, presenta le seguenti caratteristiche:

  • andamento sinistrorso (rotazione verso sinistra della spirale)
  • passo dell’elica di 46 A° e diametro di 18 A°

Le strutture che abbiamo descritto sono canoniche e interessano duplex di acidi nucleici diversi a seconda delle condizioni.

La tripla elica

Molte persone conoscono a grandi linee la struttura del DNA ma non tutti sanno che essa in alcune regioni può assumere una struttura a tripla o a quadrupla elica.

La struttura a tripla elica è molto interessante, la troviamo in regioni costituite dai 20-30 nucleotidi nel solco maggiore del DNA, in cui abbiamo su un filamento solo basi puriniche e sul complementare solo basi pirimidiniche. La molecola extra costituita da una sequenza di basi pirimidiniche si appaierà con quelle puriniche. Ogni base purinica si appaierà con due basi pirimidiniche instaurando dei legami a idrogeno non canonici denominati “appaiamenti di Hoogsteen”.

Non è ancora nota la funzione della tripla elica di DNA ma potrebbe essere la chiave per risolvere numerose patologie genetiche.

 

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