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BIOLOGIA/ Sul palcoscenico più piccolo del mondo le "repliche" non finiscono mai

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Quando si studia la biologia molecolare, capita spesso di imbattersi in fenomeni complessi, che le moderne tecniche di indagine rendono sempre più chiari nella loro articolazione finemente cesellata, in spazi e in tempi infinitesimali, certamente non accessibili all’occhio umano. Tra questi fenomeni rientra sicuramente il processo di duplicazione del Dna, che avviene in ogni cellula del regno dei viventi, ogni volta che questa si avvicina al momento della sua divisione in due. Come si sa, infatti, le cellule di ogni essere vivente, animale o vegetale o protista che sia, continuano a moltiplicarsi, per sostituire quelle vecchie.

Che dire allora di una molecola lunga due metri e compattata in dieci nanometri di spazio, come il Dna della cellula umana, capace di moltiplicarsi da sola? E capace di copiare tre miliardi e duecento milioni di lettere, senza sbagliarsi? C’è solo qualche refuso, giusto per dimostrare di non essere un robot infallibile e quindi di meritare ancora di più il nostro stupore.

Prima di avviare le procedure di divisione, infatti, la cellula raddoppia il proprio Dna in modo da distribuirlo in parti uguali nelle cellule figlie. Lo fa con sicurezza, a ritmo folle, perché non c’è tempo da perdere e non ci sono alternative o tentativi da esplorare; tutto è rigorosamente programmato, fin dall’inizio dei tempi.

La duplicazione del Dna è qualcosa di portentoso. Una macchina enzimatica potentissima rompe i legami a idrogeno che reggono l’impalcatura della elica e contestualmente produce nuovo Dna, uguale all’originale. Lo fa però con due strategie diverse: un filo di Dna viene copiato lungo la direzione di viaggio della macchina e l’altro nella direzione opposta. Non potrebbe fare diversamente perché i due fili di Dna non sono paralleli, ma antiparalleli, uno con la testa in su e l’altro con la testa in giù.

Perché sono disposti così? Perché solo questa configurazione consente alle basi azotate di trovarsi faccia a faccia e quindi di legarsi reciprocamente, torcendosi: il Dna è avvolto a doppia elica proprio grazie a questa asimmetria dei due filamenti: uno guarda in su e l’altro guarda in giù. Come se prendessimo i lacci delle scarpe e li avvitassimo uno attorno all’altro ma solo dopo averli disposti con la capocchia in su in un caso e in giù nell’altro.

E perché il Dna è avvolto a doppia elica e poi superavvolto a più riprese? Semplicemente per guadagnare spazio, per comprimere la maggior quantità di informazioni nel volume minore possibile (attenzione però: la molecola non sa che è fatta così per economizzare sul volume, né lo sa la cellula…).

Ma vediamo nei dettagli cosa accade nella cellula matura che deve dividersi. La zip della doppia elica si apre e i singoli nucleotidi nuovi, sparpagliati nel succo del nucleo della cellula, arrivano veloci sul posto, come fossero api attirate dai fiori. E si dispongono con ordine, in fila, aggiungendosi pezzo a pezzo all’estremità che cresce. In pratica, se i due filamenti originali sono antiparalleli come i lacci delle scarpe di cui parlavamo, anche le loro “copie” dovranno crescere con la stessa configurazione antiparallela. Il filamento a testa in su viene copiato da un nuovo filamento che procede con la testa in giù e la stessa cosa per l’altro.

Se quindi un filamento può essere copiato nella direzione in cui sta procedendo la potentissima macchina enzimatica che sta aprendo la zip, base azotata dopo base azotata, l’altro filamento dovrà necessariamente essere copiato nella direzione opposta. In altre parole, mentre ogni base azotata che si scopre del primo filamento viene prontamente “copiata” da una nuova base azotata complementare, lungo la direzione di viaggio dell’enzima che sta aprendo in due la molecola originale, la stessa cosa non può accadere alla base complementare del secondo filamento, che rimane spaiata.



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