Involucro proteico del fago T2 circondato dal suo DNA

Lunghezza del DNA di E.coliParagonata alla cellula

Il DNA di una cellula di E.coli lisata

Una singola cellula umana contiene2m di DNA, un singolo cromosoma Circa 4,5cm.L’intero corpo umano ha DNA per Coprire 1000 volte la distanzaTerra-sole

Oltre al DNA nucleare c’e’ il DNA mitocondrialeChe codifica per alcune proteine e RNA mitocondriali

Una torsione sull’asse della molecoladi DNA genera un superavvolgimento

rilassato

Lk = coppie basi/coppie basi per giro

2100nt

Un parziale disavvolgimento del DNApuo’ facilitare la formazione distrutture cruciformi in corrispondenzadi sequenze palindrome

Meccanismo di azione della topoisomerasi II (DNA girasi).

SuperavvolgimentoPlectonemico

SuperavvolgimentoPlectonemico e a solenoideDisegnati con la stessascala

Cromosoma umano parzialmentesrotolato.

50.000:1

Lunghezza del cromosoma

sezione dellacromatina

5 avvolgimentidella doppia elica

fibra di 30nm con i nucleosomistrettamente impacchettati

parte di una sezione di cromosoma

sezione condensatadi un cromosoma metafasico

cromosoma metafasico

2nm

11nm

30nm

300nm

700nm

1400nm

Organizzazione del cromosoma I

spiralizati

parzialmente despiralizati

despiralizati

struttura della cromatina

nucleosoma

istoni

H2A H2B

H3 H4

H3H2A

H4H2B

doppia elicadi DNA

DNAistoneH1

TELOMERO

TELOMERO

CENTROMERO (COSTRIZIONE PRIMARIA)

COSTRIZIONE SECONDARIA

Costituenti del cromosoma

Centromero

DNAsatellite

Fibre del fuso

dominio centrale

dominio di appaiamento

dominio del cinetocore

ESSENZIALI NELLA STABILITA’ DEI CROMOSOMI

COMPOSTI DA ETEROCROMATINA

HANNO UNA SEQUENZA COMUNE ( in uomo TTAGGG)

Telomeri

Telomeri FISH

La cromatina si distingue in:

eucromatina

eterocromatinafacoltativa

costitutiva

Cromatina I

Metilazione del DNA

Nei vertebrati la metilazione

interessa solamente la Citosina sul

dinucleotide CpG : l’enzima citosina metiltransferasi

aggiunge un gruppo metile al C5

della citosina:il risultato è la 5-metilcitosina.

Human Molecular Genetics 2

Metilazione del DNA• Le sequenze CpG sono sotto-rappresentate nel genoma

(probabilmente per la tendenza della 5-metilcitosina a venire deaminata e mutata in T)

• ma abbondanti nelle regioni promotrici dei geni

• In cellule non embrionali, 80% dei CpG sono metilati, ad eccezione delle isole CpG dei promotori

• Dnmt1 ha particolare affinità per le sequenze emi-metilate: tende quindi a metilare il nuovo filamento che si è formato su uno stampo metilato-> mantenimento del pattern di metilazione

Fasi di metilazione:• Metilazione differenziale de novo (Dnmt3a e Dnmt3b);

• Demetilazione (natura sconosciuta delle demetilasi);

• Mantenimento della metilazione e trasmissione alle cellule figlie (Dnmt1).

Le principali funzioni della metilazione sono collegate alla repressione della trascrizione:

• Difesa contro i trasposoni: la metilazione e’ fondamentale per mantenere silenti i genomi dei trasposoni e dei retrotrasposoni

• Regolazione genica: la metilazione contribuisce a stabilire e mantenere uno stato trascrizionalmente inattivo (eterocromatina)

CH3 CH3 CH3 CH3

MeCP2 Repres.

CorepressoriHDAC 1

HDAC 2

Deacetilazione delle lisine di H3 e H4

Metilazione e regolazione genica: • Dnmt metilano il DNA• Il DNA metilato è legato da proteine che legano il

metile (MeCP2, MBD1-4)• Queste a loro volta sono in grado di reclutare diversi

HDAC -> repressione della trascrizione

Modificazioni epigenetiche:

• Modificazioni ereditabili che non alterano la sequenza nucleotidica dei geni ma ne alterano l’attivita’:

– Acetilazione degli istoni della cromatina

– Metilazione del DNA