Le polimerasi sono enzimi cruciali per la catalisi della sintesi di lunghe catene di acidi nucleici, come DNA e RNA. Il loro ruolo nella replicazione e nella trascrizione è fondamentale, poiché ogni sequenza sintetizzata è complementare al modello originale, secondo i principi dell’appaiamento delle basi proposti da Watson e Crick.
Funzione delle polimerasi
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Questi enzimi svolgono un’importante funzione nell’aggiunta successiva di nucleotidi a un filamento di acido nucleico in crescita. Per realizzare questa reazione, necessitano di nucleosidi trifosfati e di un filamento stampo complementare. Il processo è altamente efficiente e consente la sintesi di acidi nucleici attraverso attività di replicazione, riparazione, ricombinazione e trascrizione.
Le polimerasi possono variare in complessità: alcuni sono macchine proteiche singole, mentre altri sono assemblaggi complessi in cui diverse proteine cooperano per completare le funzioni richieste di sintesi degli acidi nucleici. Si può affermare che queste macchine molecolari sono indispensabili per il corretto funzionamento e l’elaborazione di tutte le funzioni cellulari relative agli acidi nucleici.
DNA Polimerasi
Responsabili della sintesi del DNA in tutti gli organismi, le DNA polimerasi garantiscono che il genoma venga replicato con precisione, mantenendo così le informazioni genetiche attraverso le generazioni. Gli enzimi di questa categoria catalizzano la polimerizzazione dei 2′-desossiribonucleotidi, utilizzando come stampo un filamento di DNA, mentre incorporano nucleotidi con rilascio di pirofosfato.
La selezione del nucleotide da incorporare è basata sulla complementarietà del nucleotide nel filamento stampo. Di conseguenza, la molecola appena prodotta risulta essere complementare e identica a uno dei filamenti della doppia elica del DNA, rendendo questo processo fondamentale per la replicazione.
All’interno delle cellule sono presenti anche numerosi percorsi di riparazione del DNA, e per questo motivo gli organismi contengono diverse famiglie di DNA polimerasi, classificate in sette categorie: A, B, C, D, X, Y e RT. Queste polimerasi possiedono una struttura simile a una mano destra, con tre sottodomini principali: “palmo”, “dita” e “pollice”, ognuno con funzioni specifiche nel processo di legame al DNA e nei meccanismi di catalisi.
RNA Polimerasi
L’enzima RNA polimerasi svolge un ruolo fondamentale nella trascrizione, polimerizzando una nuova molecola di mRNA che è complementare al filamento di DNA utilizzato come modello. Questo processo inizia con l’attivazione del complesso RNA polimerasi, che si lega a una sequenza di DNA nota come promotore.
La trascrizione prosegue con l’allungamento della catena e la rimozione del promotore, consentendo di ripetere il processo. In tutti gli organismi eucarioti, esistono diverse forme di RNA polimerasi identificate come RNA Polimerasi I, II e III, ognuna dedicata a specifiche funzioni, come la sintesi degli RNA ribosomiali e la trascrizione dei geni codificanti per proteine.
Questa specializzazione consente alle cellule eucariotiche di gestire una varietà di RNA e di regolare le funzioni cellulari in modo più dettagliato rispetto ai procarioti, dove una sola RNA polimerasi è responsabile della trascrizione di tutti i tipi di RNA.
