18 settembre 2012

Il filo del telefono e i pantaloni da aggiustare: la duplicazione del DNA

Prima che i cordless li sostituissero, in casa avevamo dei telefoni con una tastiera e una cornetta collegate tramite uno spesso filo a spirale. Se ne avete ancora uno di questi telefoni, prendetelo. Alzate la cornetta e ruotatela nello stesso senso della spirale. Ruotate, ruotate, continuate a ruotare. Lentamente, la spirale inizia a contorcersi e ad attorcigliarsi su se stessa, a condensarsi. Continuando a ruotarlo, il filo a spirale si riduce ad un piccolo informe ammasso, imbrogliato in maniera apparentemente casuale.
Il DNA delle nostre cellule è impacchettato in maniera simile, ma su una scala un tantinello più grande: infatti, se la spirale del DNA fosse larga quanto quella del filo del telefono, sarebbe lunga circa 9000 chilometri. Immaginatevi 9000 aggrovigliatissimi chilometri di filo compressi dentro una sfera del diametro di una quarantina metri: avrete un'idea di come il DNA si "accomoda" dentro il nucleo di una cellula.
Anche se il paragone regge, non è del tutto calzante: nelle cellule, il DNA non è mai spoglio. E' piuttosto come uno di quei piatti di spaghetti pieni di polpettine che si vedevano una volta nei film americani (e che solo un americano mangerebbe, oppure un pastafariano). Per ogni trenta centimetri di filo telefonico a spirale, infatti, si dovrebbe aggiungere una palletta di proteine (il nucleosoma) grande più o meno come una pallina da tennis, attorno alla quale si avvolge la spirale stessa. Per arrotolare tutti i 9000 chilometri di filo ci vorrebbero circa trentadue milioni di palline da tennis: tanti quanti sono i nucleosomi nel nucleo di ogni cellula umana.
Immaginate allora questo filo lungo lungo, sottilissimo e così convulsamente attorcigliato da non riuscire neanche più a distinguere che è un filo; avvoltolato attorno a delle polpettine di proteine che lo tengono assieme, lo proteggono, lo regolano. Questo bubbone intricato pullula di vita come una barriera corallina: in ogni istante migliaia di proteine, di dimensioni da minuscole a giganti, si agganciano da qualche parte e tagliano, arrotolano, srotolano, separano, segnalano, riparano, copiano, trascrivono, comandano e obbediscono.
E' un caos meravigliosamente ordinato. E' il caos dell'informazione genetica.

Il DNA e' struttura e informazione allo stesso tempo. E' come un film, che è la storia che racconta e la pellicola sulla quale è impresso, che può essere arrotolata, tagliata, rappezzata, COPIATA.
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L'informazione contenuta nel DNA e' scritta con quattro lettere, le quattro basi del DNA: Adenina, Guanina, Citosina e Timina. Il DNA presente in ognuna delle nostre cellule e' una lunghissima successione di queste quattro lettere, per un esorbitante totale di più di tre miliardi di basi. Queste sono divise in ventitré sezioni dette cromosomi, come un film lunghissimo (magari il classico fantozziano "La Corazzata Kotiomkin") potrebbe essere spezzato in ventitré "pizze" di varia durata.
Le basi del DNA sono disposte su una interminabile doppia fila, detta filamento doppio. Ogni fila è formata da basi attaccate saldamente ad una struttura portante, uno scheletro formato da zuccheri. Le basi dirimpettaie nella doppia fila sono accoppiate sempre allo stesso modo: Adenina con Timina, Guanina con Citosina (e viceversa). Queste coppie sono un po' come delle inseparabili compagnette di banco alle scuole elementari. Quando la maestra mette in (doppia) fila le alunne per portarle a passeggio, Adenina prende sempre la mano di Timina, Guanina quella di Citosina. E' una simpatia, un'attrazione naturale che guida l'accoppiamento.
I due filamenti che compongono il DNA si dicono complementari proprio perché le basi sono accoppiate sempre secondo le regole. In un certo senso, sono complementari come le gambe di un paio di pantaloni: ognuna è lo specchio dell'altra e il suo completamento. Se tagliassimo a metà i pantaloni e portassimo le due gambe ciascuna ad un sarto diverso, questi sarebbero certamente capaci di ricostruire la parte mancante e creare ognuno un paio di pantaloni completi. Allo stesso modo, se si separano i due filamenti del DNA, dalla successione di basi (detta sequenza) del filamento singolo è possibile risalire alla sequenza di quello mancante e ricostruirlo, ricreando il doppio filamento. Questo è il geniale principio della duplicazione del DNA.