Differenza tra DNA, RNA, ADN, ARN, A-DNA, B-DNA, Z-DNA

MEDICINA ONLINE DIFFERENZA TRA RNA E DNA GENETICA LABORATORIO GENE ALLELE CROMOSOMA ADN ARN TIMINA URACILE DESOSSIRIBOSIO RIBOSIO ACIDO BASI DOPPIA ELICA SINGOLA ELICA.jpgDNA, RNA, ADN e ARN

Il materiale genetico di un essere vivente può essere costituito da:

  • DNA (acido desossiribonucleico; l’acronimo DNA deriva dall’inglese DeoxyriboNucleic Acid; meno comunemente, in italiano, anche ADN)
  • RNA (acido ribonucleico; l’acronimo RNA deriva dall’inglese RiboNucleic Acid; meno comunemente, in italiano, anche ARN).

In tutti gli organismi procariotici ed eucariotici ed in gran parte dei virus il materiale genetico è DNA, mentre in alcuni virus è RNA. La forma del materiale genetico cambia a seconda dell’organismo e del virus: nei procarioti e negli eucarioti il DNA è sempre a doppio filamento, mentre nei virus, a seconda della specie, il materiale genetico può essere DNA o RNA a singolo o doppio filamento.

L’analisi chimica ha rivelato che il DNA e l’RNA sono macromolecole composte da monomeri chiamati nucleotidi. Ogni nucleotide è composto da uno zucchero a 5 atomi di carbonio:

  • desossiribosio nel DNA;
  • ribosio nell’RNA.

Allo zucchero sono legati una di quattro basi azotate ed un gruppo fosfato. Nel DNA le quattro basi azotate sono:

  • adenina,
  • guanina,
  • citosina,
  • timina.

Nell’RNA le quattro basi sono:

  • adenina,
  • guanina,
  • citosina,
  • uracile.

La differenza risiede quindi nella presenza della timina (nel DNA) e dell’uracile (nell’RNA). La timina e l’uracile differiscono soltanto per un gruppo metilico presente nella timina ed assente nell’uracile. Mediante analisi chimico-fisiche si è determinato che la molecola di DNA consta di due catene polinucleotidiche unite da legami idrogeno tra coppie di basi (A con T, G con C) a formare una doppia elica (il famoso modello a doppia elica che venne proposto per primi dai ricercatori Watson e Crick). Il diametro dell’elica è di 2 nm, ed ogni giro completo dell’elica (3,4 nm) comprende 10 paia di basi: pertanto, ogni coppia di basi è ruotata di 36° rispetto a quella che la precede nella molecola.

Punti chiave:

  • La composizione di RNA e DNA è molto simile, catena polinucleotidica contenente quattro nucleotidi diversi. Però il DNA è composto da due catene antiparallele che si avvolgono a elica, mentre l’RNA è quasi sempre a un solo filamento.
  • Nei nucleotidi che si nasconde la differenza chimica fondamentale tra le due molecole. L’RNA contiene uno zucchero diverso (ribosio al posto di deossiribosio) e anche una base diversa (uracile al posto di timina).
  • Il DNA contiene nel suo interno il codice genetico, ovvero tutte le informazioni necessarie per lo sviluppo delle proteine e, quindi, dell’organismo.
  • L’RNA è il frutto di un processo di copia del DNA, così se il DNA resta stabile e immutato nel tempo, i filamenti di RNA hanno utilizzo immediato e svolgono diverse funzioni nello sviluppo delle proteine. Possiamo dire, per concludere, che il DNA è il calco originale (o il master di un disco) e le molecole RNA che ne derivano sono le copie da utilizzare concretamente.

Ricordiamo al lettore che esistono 3 tipi di RNA, ognuno dei quali ha una propria funzione nel processo di sintesi proteica:

  • m-RNA: messaggero;
  • t-RNA: di trasporto;
  • r-RNA: ribosomiale.

A-DNA, B-DNA e Z-DNA

Mediante analisi della diffrazione dei raggi X sono stati identificati diversi tipi di DNA a doppia elica. I tre tipi principali sono l’A-DNA ed il B-DNA, destrorsi, e
lo Z-DNA, sinistrorso.

Il numero di coppie di basi per ogni giro completo dell’elica è di 10,9, 10,0 e 12,0 rispettivamente per l’A-DNA, il B-DNA e lo Z-DNA. L’A-DNA è una molecola corta e compatta, il B-DNA è più lungo e più sottile, mentre lo Z-DNA è elongato e sottile. Le tre forme di DNA sono diverse per molti attributi molecolari, tra cui le dimensioni dei solchi maggiore e minore e la posizione dell’asse dell’elica. Il B-DNA è la forma che si trova predominante a livello cellulare. Dal momento che l’A-DNA si forma solo in condizioni di bassa umidità, sembra improbabile che questo tipo di DNA esista in forma stabile nelle cellule.

Anche lo Z-DNA è stato trovato nei cromosomi di molti organismi, ma il suo ruolo nella funzione cellulare non è ancora del tutto chiaro. Lo Z-DNA, scoperto da Robert Wells e colleghi, potrebbe esistere nelle cellule per regioni di DNA particolarmente ricche in guanina e citosina. Un ruolo biologico per Z-DNA nella regolazione delle risposte all’interferone di tipo I sembrerebbe essere stato confermato negli studi di tre malattie mendeliane rare ben caratterizzate: la discromatosi simmetrica ereditaria, la sindrome di Aicardi-Goutières e la necrosi striatale bilaterale infantile. In studi precedenti, il DNA Z era legato sia alla malattia di Alzheimer sia al lupus eritematoso sistemico. Le famiglie con trascrittoma aploide ADAR hanno consentito la mappatura delle varianti di Zα direttamente sulla malattia, dimostrando che le informazioni genetiche sono codificate nel DNA sia per forma che per sequenza. [18]. Un ruolo nella regolazione delle risposte all’interferone di tipo I nel cancro è supportato anche dai risultati secondo cui il 40% di un gruppo di tumori dipendeva dall’enzima ADAR per la sopravvivenza. 

La forma comunemente trovata nella cellula (quella analizzata da Watson e Crick) è il B-DNA. Anche se nei libri di testo universitari di genetica la molecola di B-DNA viene raffigurata come un’elica diritta, lasciando intendere che si tratti di una molecola rigida a mo’ di bastoncino, non è proprio così, ma solo una semplificazione. Il B-DNA in soluzione è infatti una molecola alquanto flessibile, che, a seconda delle condizioni
ioniche e di temperatura locali, va incontro a cambiamenti della forma. La capacità del B-DNA di piegarsi lievemente è aumentata dalla presenza di specifiche sequenze di coppie di basi. Ad esempio, è stato dimostrato che la sequenza CAAAAAT, in special modo se ripetuta tre o quattro volte ogni 10 paia di basi, provoca un piegamento del DNA. Più spesso, il piegamento del B-DNA è causato dal legame di proteine specifiche a
sequenze altrettanto specifiche, come illustrano i seguenti esempi:

  • il piegamento del DNA ha un ruolo importante in alcuni eventi di ricombinazione mediati da enzimi, quali l’integrazione del genoma del fago lambda nel cromosoma di E. coli;
  • alcune endonucleasi di restrizione – enzimi che tagliano il DNA a sequenze specifiche – piegano il DNA quando si legano alle proprie sequenze di riconoscimento;
  • molte proteine procariotiche ed eucariotiche che si legano a sequenze regolatrici specifiche importanti per il controllo dell’espressione genica piegano il DNA quando si legano. Ad esempio, quando l’ormone estrogeno interagisce con la propria cellula bersaglio, si lega ad un recettore cellulare: il complesso ormone-recettore si lega quindi a specifiche sequenze regolatrici associate ai geni che l’estrogeno controlla.

Come risultato il DNA della sequenza di regolazione si piega, ed è oggetto di speculazione che sia proprio questo ad attivare la trascrizione del gene adiacente.

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