12 y 13 REPLICACION Y REPARACION DEL DNA

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TEÓRICA 12 
REPLICACIÓN DE DNA 
 
El proceso de replicación del dna ocurre en todas las células, ya sean procariontes o 
eucariontes. Siendo la primera de ellas utilizada como modelo de estudio. 
Durante el ciclo celular, en el período S, se sintetizan histonas comunes, variante de 
histonas y proteínas no histónicas, además del DNA. 
La replicación se caracteriza por ser 
✓ Semiconservativa (recordar experiencia de Messelson y Stahl con cultivo de E. 
coli con 15N y luego con 14N) 
✓ En sentido 5´→3´ 
✓ NO PUEDE TENER ERRORES 
✓ Energéticamente COSTOSA 
✓ Realizada por un REPLICOSOMA : incluye 3 DNApol, SSBP, Helicasa y 
Ligasa. 
Las topoisomerasas no forman parte del replicosoma. 
Las DNApolimerasas son una familia de proteínas (recordar concepto), todas con varios 
dominios. Se las representa con forma de una mano donde el pulgar tiene una función 
correctora. Los dedos, una función reguladora y la palma es donde se ubican los sustratos: 
la cadena patrón y la cadena cebadora. 
 
En la replicación participan 3 tipos de DNApol diferentes 
α o DNApol I: Que tiene doble función: es una PRIMASA que sintetiza los primers de 
RNA y los continúa y reemplaza por desoxirribonucleótidos 
δ o DNApol III: sintetiza la cadena REZAGADA de a 10-200pb 
ε o DNApol II: que sintetiza la cadena contínua. 
Tanto la DNA ε como la δ también tienen un dominio EXONUCLEASA 
REPLICACIÓN 
La adición de nucleótidos se realiza por medio de un “ataque nucleofílico” (por parte del 
primer grupo fosfato del nucleótido trifosfatado) al OH- libre del carbono 3´. Por otro lado 
un ión Mg2+ tracciona hacia afuera al protón del oxidrilo facilitando el ataque nucleofílico. 
Otros 2 iones Mg2+ interactúan con los oxígenos de los últimos grupos fostato, facilitando 
la liberación del enlace pirofosfato. 
 
El dominio exo-pol, representa la “palma dela mano, mientras que los dominios Dpb2,3,4, 
etc. son los dedos, en tanto que el dominio que representa al pulgar, figura sin nombre. 
La separación de las hebras se produce pro acción de la Helicasa (MCM) que es una 
proteína con afinidad por el DNA de cadena simple, que puede moverse en sentido 5´→3´ 
y viceversa, consumiendo ATP. 
Ahora bien, con el avance de la horquilla de replicación, puede formarse un bucle en la 
cadena molde de la cadena retrasada pro interacción entre los nucleótidos, para evitar que 
ello ocurra, interviene una proteína llamada SSBP, que posee dos dominios que le permiten 
reconocer a la hebra, y a l avez dejar las bases al descubierto para que sean copiadas. 
Las distintas DNApol poseen diferente afinidad con el sustrato, al punto que tanto la ε 
como la δ, al no poder realizar intereactuar fuertemente (con muchos puntos de contacto) 
con los nucléotidos porque no podrían avanzar. Pero a la vez necesitan permanecer unidas 
al templado e DNA. 
Para ello existe una “ABRAZADERA DESLIZANTE“ (PCNA= Antígeno Nuclear de 
Proliferación Celular), que es una proteína en forma de anillo con dos subunidades que se 
dispone alrededor del DNA. Esta molécula interactúa con otra llamada CARGADOR que al 
unirse a una molécula de ATP cambia la conformación de la PCNA y la hace reconocible 
por las DNApol, luego de producida la unión, el cambio conformacional en la abrazadera 
libera al cargador. 
Los fragmentos de Okazaki de la cadena retrasada dejan huecos entre el nucleótido final de 
un fragmento y el inicial del siguiente, dicha unión es realizada por la enzima LIGASA con 
gasto de ATP, activando el extremo 3´ y permitiendo el ataque nucleofílico. 
A medida que avanzan las horquillas de replicación, se acumula tensión en l acadena. Dicha 
tensión es aliviada por las enzimas TOPOISOMERASAS, mediante dos porcesos 
La Topoisomerasa I, NO CONSUME ATP corta una hebra, hace girar la otra hasta aliviar 
la tensión y luego vuelve a unir la hebra. Esto lo logra mediante un OH- libre que tiene en 
una Tiroxina. Este ataque se produce en lugares específicos. 
 
La Topoisomerasa II, se encarga de resolver los”nudos”, mediante el consumo de ATP. 
Corta un segmento de doble cadena, pasa otro segmento a través del corte y luego vuelve a 
unir el segmento cortado (VERSIÓN SIMPLIFICADA DE IGNACIO) 
PREGUNTAS ADICIONALES DE LA TEÓRICA: 
1-¿Por qué las polimerasas son una familia de proteínas 
2- ¿Cuántos cebadores son necesarios en la cadena conductora. JUSTIFICAR. 
Hacen falta el doble del número de horquillas de replicación se abran en el cromosoma. 
3- Describa el sentido del proceso de replicación. Justificar 
Es el proceso que permite duplicar la cantidad de DNA de una célula, permitiendo la 
reproducción (división y duplicación) de la mimas, asegurando que los descendientes 
tengan las mismas características de la célula original 
4- Describa el requerimiento energético del proceso de replicación 
Se necesita la energía de un desoxirribonucleótido trifosfatado para cada nucléotido que se 
añade a la cadena. A eso se suman las moléculas de ATP necesarias para la activación de 
los PCNA, el funcionamiento de las topoisomerasas II, y de la ligasas. 
ENCUENTRE EL/LOS ERRORES DEL VIDEO QUE EXPLICA EL PROCESO DE 
REPLICACIÓN. JUSTIFICAR 
El único que encontré (debería rever el video) es que da a entender que la primasa de ARN 
y la DNApol I son moléculas distintas. 
TEORICA 13 
REPARACIÓN DEL DNA 
 
La replicación del DNA se origina en sitios denominados ORI, que son secuencias 
específicas que interaccionan con las proteínas iniciadoras. Si estas regiones están 
metiladas, ello dificulta la iniciación, PERO la metilación no ocurre en las hebras hijas, esto 
permite diferenciar cuál es la hebra parental: HEMIMETILACION (secuencias GATC son 
sensibles a la metilación). 
En las eucariotas hay múltiples ORI (20 a 80 por molécula) dado el número de cromosomas 
y la longitud de los mismos. Al estudiar en un cultivo es necesario sincronizar las células, 
para ello se retira el SFB, y al reincorporarlo todas las células empiezan en interfase. 
En la fase S se agrega Bromodeoxiuridina (BrdU) y timidina a diferentes tiempos, en fase 
M se observan bandas BrdU- BrdU y BrdU-timidina. Es decir que el patrón de bandas 
varía con el tiempo. 
Los ori poseen varias secuencias, una de ellas es reconocida por las proteínas ORC 
(Complejo de Reconocimiento del Origen), otra secuencia correspondea l aproteína Abf1 
(proteína auxiliar). 
Al ORC se le unen lateralemente un par de proteínas de cada lado: la Cdc6 y la Cdt1, que 
juntas actúan como cargadoras de Helicasas. Todo este conjunto recibe el nombre complejo 
replicativo. La fosforilación de la Cdc6 hace que la misma se despegue de la ORC, junto 
con la Cdt1, en tanto la ORC es fosforilada y así se mantiene hasta el final de la 
replicación. 
TELOMEROS 
 En la cadena rezagada, la cadena parental se alarga en el extremo 3´por acción de la 
telomerasa que reconoce secuencias en tándem ricas en G-G. 
 
LA REPLICACION NO PUEDE TENER ERRORES 
Algunos factores tales como, radiaciones ionizantes, radiaciones ultravioletas, efectos 
ambientales, oxidación de lípidos en peroxisomas, pueden generar inestabilidad en el DNA, 
provocando mutaciones puntuales: silenciosas, sin sentido o en secuencias reguladoras. 
Ahora bien, durane la replicación las DNApol ε y δ tiene función de exonucleasas, por lo 
que pueden reparar errores, dado que el nucleótido correcto siempre es el energéticamente 
más favorable. Si se ubica un nucleótido incorrecto, la DNA pol mueve la cadena al 
dominio exo, libera el nucleótido incorrecto y devuelve la cadena al dominio polimerizador. 
 
SISTEMAS DE REPARACIÓN POR ESCICIÓN 
 
Escición de BASES. 
La célula debe reconocer la distorsión ANTES de la replicación, a través de una DNA 
glicosidasa que proyecta la base incorrecta (ej. Timina en vez de citocina) al exterior de la 
cadena, una endonucleaa corta la cadena cerca de donde estaba la T y una DNApol 
βreemplaza el hueco porla citosina correspondiente. Luego interviene la ligasa. En caso de 
no reconocer el error, quedará una doble cadena silvestre y la otra mutada. 
Escisión de NUCLEÓTIDOS 
Proceso más complejo 
Una sola hebra afectada 
Ej: formación de un aducto de Timina (dímero entre dos bases consecutivas). El FTIIH 
(factor de transcripción IIH) activa endonucleasas que clivan una secuencia que incluya al 
dímero. Luego las polimerasas y las ligasas llenan y sellan el hueco. 
SISTEMAS DE REPARACIÓN DE LAS DOS HEBRAS 
A. Unión de extremos no homólogos, romos por acción de endonucleasas→ como 
consecuencia se pierde el segmento dañado. 
 
B. Mecanismo de Recombinación Homóloga: el daño es reparado utilizando la 
información de la cromátide hermana como molde. Hay un corte en la hebra 
parental e invasión de la hebra conductora a la hebra retrasada→ que se une a la 
parental, de modo que no se pierde información. Cuando la conductora vuelve a 
contactar a la parental correspondiente, se separa de la retrasada, la que continúa 
su replicación normal. 
Cuando colapsa la horquilla, una exonucleasa degrada el extremo 5´del NA parental. La 
cadena conductora (simple) interactúa con las proteínas RecA o Rad51, que dirigen el 
proceso de invasión a la cromatina intacta, y copia en la otra horquillala secuencia que le 
falta. Esta reparación se basa en el intercambio de secuencias muy similares. 
 
Formulación del HETERODUPLEX→ las proteínas afines a la hebra simple buscan las 
secuencias para continuar la duplicación. 
El heteroduplex implica complementariedad entre moléciulas de DNA que formaban parte 
de la horquilla. 
 
 
 
La parte verde es el heteroduplex 
 
APLICACIÓN A CÁNCER DE MAMA HEREDITARIO 
 
Por lo general está asociado a la mutación hereditaria de las proteínas BRCA1 que 
participan de la reparación por recopmbinación homóloga (ambas hebras dañadas). 
En tanto la proteína PARP participa de la reparación cuando el daño es sobre una hebra 
simple. Esta proteína se cataliza la transferencia ADPribosil a proteínas, y forma parte del 
complejo de reparación por escición de bases o de nucleótidos 
El incremento de la expresión de la PARP es característico de células tumorales de cáncer 
de mama. 
¿Por qué la inhibición de PARP favorece la muerte de las células tumorales? 
(Para responder hay que ver un video corto. Aparentemente en esas células el sistema de la 
BRCA1 falla, al inhibirle el sistema de la PARP la célula se queda sin medios para reparar 
su DNA, por lo que podría morir. Esto se basas en que diariamente las células sufren miles 
de daños a su DNA por radiación UV entre otros factores )