L'importanza della corretta sintesi proteica e la presenza di mutazioni

Codoni e Mutazioni nell'RNA

L'RNA, acido ribonucleico, è una molecola essenziale per la sintesi proteica e si compone di sequenze di codoni, ovvero triplette di nucleotidi che specificano gli amminoacidi da incorporare nelle proteine. Il codone di inizio AUG inizia la traduzione, mentre i codoni di stop UGA, UAG e UAA segnalano la fine della sintesi proteica. Le mutazioni nell'RNA possono alterare la sequenza dei codoni, influenzando la struttura e la funzione delle proteine. Le mutazioni possono essere classificate in base al loro effetto: le mutazioni silenziose non modificano l'amminoacido codificato a causa della ridondanza del codice genetico; le mutazioni missenso sostituiscono un amminoacido con un altro, potenzialmente alterando la funzione proteica; le mutazioni non senso creano un codone di stop prematuro, risultando in una proteina troncata e spesso non funzionale; infine, le mutazioni da inserzione o delezione possono causare uno spostamento del frame di lettura, cambiando completamente la sequenza amminoacidica a valle e portando frequentemente alla formazione di un codone di stop prematuro.

Meccanismi di Mutazione e Riparazione del DNA

Le mutazioni nel DNA possono sorgere da errori durante la replicazione o da danni spontanei alle basi azotate. La DNA polimerasi, l'enzima responsabile della sintesi del nuovo filamento di DNA, possiede un'attività di correzione degli errori (proofreading) che riduce la frequenza di mutazioni. Nonostante ciò, errori non corretti possono diventare fissi e ereditari. Le mutazioni possono essere di due tipi principali: transizioni, che sono sostituzioni di una purina con un'altra purina o di una pirimidina con un'altra pirimidina, e transversioni, che sono sostituzioni di una purina con una pirimidina o viceversa. La tautomeria delle basi azotate può causare errori di appaiamento durante la replicazione. Il sistema di riparazione mismatch repair interviene post-replicazione per correggere gli errori di appaiamento, riconoscendo il filamento neosintetizzato grazie alla mancanza di metilazione e ripristinando la sequenza corretta.

Sistemi di Riparazione del DNA e Prevenzione delle Mutazioni

Per preservare l'integrità del genoma, le cellule dispongono di vari meccanismi di riparazione del DNA. Il mismatch repair corregge gli appaiamenti errati di basi, mentre la riparazione per escissione di basi (BER) e la riparazione per escissione di nucleotidi (NER) rimuovono basi danneggiate o frammenti di DNA. Questi sistemi utilizzano il filamento complementare come guida per ripristinare la sequenza originale. Esistono anche meccanismi specifici per riparare danni causati da agenti esterni, come la luce ultravioletta o le radiazioni, che possono indurre la formazione di dimeri di timina o rotture a doppio filamento. Un esempio è la fotoliasi, un enzima che ripara i dimeri di timina sfruttando l'energia della luce.

Impatto delle Mutazioni sulle Proteine e sul Genoma

L'impatto delle mutazioni sulle proteine e sul genoma varia ampiamente. Una mutazione silenziosa può non avere effetti sulla funzione proteica, mentre una mutazione missenso può compromettere o annullare l'attività della proteina. Le mutazioni non senso e quelle da frame shift possono generare proteine troncate e potenzialmente nocive. La fissazione di una mutazione nel genoma può avere conseguenze significative, come la predisposizione a malattie genetiche o l'evoluzione di nuove funzioni biologiche. I meccanismi di riparazione del DNA sono fondamentali per prevenire l'accumulo di mutazioni e per mantenere la stabilità genetica, garantendo la corretta trasmissione dell'informazione ereditaria.