DNA: composizione, curiosità, ricerche

Alla base delle domande sull’origine della vita sulla terra c’è un grande paradosso: i geni contengono le informazioni per la produzione delle proteine. Ma sono delle proteine – degli enzimi – che leggono queste istruzioni per creare nuove proteine. E’ come chiedersi se sia nato prima l’uovo o la gallina. Come se ne esce?

Attualmente non c’è una risposta precisa. Tuttavia colgo l’occasione per cercare di fare un po’ di chiarezza sull’argomento…

Nota doverosa: questa rubrica è totalmente amatoriale. Mi appassiona la materia e scrivere dei post al riguardo mi aiuta a memorizzare meglio i concetti. Non ho alcuna pretesa di nessun genere, quindi invito chiunque scopra orrori di vario tipo a segnalarmelo in un commento. Farà un piacere a me e a tutti quelli che capiteranno sul post in futuro!

DNA e RNA (la molecola che serve per la trascrizione) sono polimeri.

Dunque, per prima cosa: cos’è un polimero? E’ una sequenza di molecole più piccole. Queste molecole costituenti sono dette monomeri. Ovviamente ci sono diversi polimeri , DNA e RNA sono solo due esempi; anche le proteine sono polimeri.

I monomeri del DNA si chiamano nucleotidi, quelli delle proteine sono gli amminoacidi. Quando una cellula si riproduce vengono generati gli amminoacidi che formano poi le proteine vere e proprie (questo processo è detto espressione genica).

I nucleotidi sono composti da: uno zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata. Le basi azotate sono disposte in sequenza lungo tutta la catena del DNA. Degli enzimi leggono questa sequenza e ne ricavano il tipo di proteine da sintetizzare. Un altro fatto fondamentale delle basi azotate è che si combinano a coppie sempre allo stesso modo: queste coppie sono “i pioli della scala a chiocciola” del DNA e assicurano repliche esatte (più o meno) della catena in fase di copiatura.

Nel DNA le basi azotate possono essere quattro: A (adenina), G (guanina), C (citosina) o T (timina). Queste ultime si accoppiano sempre in questo modo: A->T, G->C

• Nella replicazione del DNA un enzima scinde la doppia elica,  nei due filamenti vengono quindi “saldati” nuovi nucleotidi (rispettando le coppie di basi) e si formano così due molecole distinte.
• Nella trascrizione da una cellula all’altra, invece, la sequenza di basi azotate viene copiata in una nuova molecola detta RNA messaggero (o mRNA) che viene poi usata come stampo per la creazione di nuove proteine. Questo processo è più sensibile a errori della replicazione, ma attenzione: sono questi errori che stanno alla base dell’evoluzione!

Quindi?

Attualmente si ipotizza che il primo organismo non abbia avuto bisogno delle proteine. Esperimenti suggeriscono che l’RNA si sarebbe potuto formare spontaneamente per poi evolversi col tempo nella coppia DNA-RNA. Per ulteriori informazioni rimando all’articolo “Origini” su “Le Scienze” di Novembre 2009.

Approfondimenti

• Ribosomi artificiali (fonte: “Le Scienze” di Aprile 2010)

Il ribosoma è quella cellula incaricata di leggere l’informazione genica nell’RNA messaggero per produrre le proteine (sintesi proteica). Jameson Chin e colleghi del Medical Research Council di Cambridge ne hanno modificato uno in modo da produrre proteine non naturali (leggendo in modo diverso la sequenza di basi azotate).

Le possibilità di ingegneria genetica che apre questa ricerca sono molteplici, provate a immaginare! E’ possibile dirigere a comando la produzione di cellule del tutto nuove e con funzioni fisico-chimiche uniche!

• Replicazione del DNA