Replicacion del DNA resumen

Vista previa del material en texto

Replicación del DNA 
La replicación del DNA ocurre tanto en células procariotas (por el proceso de fisión binaria en su 
único cromosoma) como en eucariotas (en los cromosomas, en la fase S, donde también se 
sintetizan las proteínas histonas (y sus variantes) y cromosómicas no histonas). 
La replicación es: 
Semiconservativa, una hebra del DNA replicado será antigua (paterna) y servida de 
molde/guía/templado y la otra será sintetizada a partir de la hebra molde. 
En sentido 5’ 3’, (recordar: el extremo 3’ tiene un OH libre y el extremo 5’ tiene un grupo 
fosfato libre) El enlace fosfodiéster se produce mediante un ataque nucleofílico entre el OH del 
carbono 3’ de la hebra q se esta sintetizando al grupo fosfato de un carbono 5’ del nucleótido 
que se incorpora a la hebra, alargándola. 
El catión divalente magnesio facilita este proceso ya que tracciona al protón OH del carbono 3’ 
hacia afuera favoreciendo el ataque nucleofílico. 
La familia de DNA polimerasas 
Las DNA polimerasa tiene dominios distribuidos espacialmente como una mano. En la “palma” 
esta el sitio activo, donde se reconocen los sustratos (la hebra molde de DNA y la cebadora) y se 
sintetiza el DNA. 
 
La DNA polimerasa 
que sintetiza la 
hebra conductora 
se llama DNA 
polimerasa ε ó 
DNA polimerasa 2. 
La DNA polimerasa 
que sintetiza la 
hebra rezagada se 
llama DNA 
polimerasa δ ó 
DNA polimerasa 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
La enzima encargada de romper los enlaces puente de hidrogeno entre las hebras para 
separarlas se denomina helicasa (MCM), que tiene afinidad por las hebras de DNA simple y 
procede mediante hidrólisis de ATP. 
Para la síntesis de la hebra rezagada, la célula posiciona a la polimerasa δ en el mismo sentido 
de avance de la replicación. Para esto dispone a la 
hebra molde en un bucle y así orienta a la enzima en el 
sentido 5’ 3’. Para evitar que dada la formación de 
los bucles las bases de la cadena interaccionen entre sí 
sin permitir el avance de la polimerasa, se sintetizan 
proteínas de unión a cadena simple (RPA ó SSB) que 
reconocen a la molécula de DNA pero la dejan al 
descubierto para que la célula se pueda replicar. 
Molécula de DNA 
Esta DNA polimerasa 
tiene un dominio de 
polimerización y uno de 
actividad exonucleotídica 
(corrige posibles errores). 
Esta DNA polimerasa 
tiene un solo dominio en 
el que suceden la 
polimerización y 
actividad 
exonucleotídica. 
Estas DNA polimerasas requieren de un primer o 
cebador, que es sintetizado por el dominio Primasa ó 
RNA polimerasa de la α DNA polimerasa. Luego, el 
dominio α DNA polimerasa extiende desde allí 
aproximadamente 20 desoxirribonucleótidos hasta que 
comienza a sintetizarse el DNA. 
 
Es una primasa que tiene un 
dominio RNA polimerasa y 
sintetiza los primers. Luego de 
esto, la molécula de RNA 
trasloca a otro dominio, con 
actividad de DNA polimerasa, 
donde se incorporan 
desoxirribonucleótidos. 
Para que las polimerasas puedan interaccionar con las hebras molde desplazándose, está la 
abrazadera deslizante (PCNA) que están siempre asociadas al DNA encerrándolo y 
estableciendo una unión con ATP a través de un cargador que cuando reconoce a la polimerasa 
se libera y le abre paso. 
La RNAsa H hidroliza los fragmentos de RNA (cebadores) y los fragmentos de Okasaki de la hebra 
rezagada se unen por la acción de ligasas mediante gasto de ATP. 
 
 
El replicosoma es el complejo 
proteico que posiblilita la 
replicacion del DNA. Esta 
constituido por: la helicasa, la α 
DNA polimerasa (ó primasa), las 
DNA polimerasas ε y δ, la 
abrazadera deslizante junto con 
su cargador, las proteinas de 
union a cadena simple (SSB y 
RPA) y la ligasa. 
 
 
Para que la molecula de DNA no se torsione cuando se abre la horquilla de replicacion, existen 
las topoisomerasas (no son parte del replicosoma). La topoisomerasa I no consume ATP, 
establece una union covalente con tirosina y rompe el DNA para disminuir la torsion para luego 
reestablecerse la union. La topoisomerasa II consume ATP, y disminuye la torsion clivando una 
parte del DNA para resolver nudos y desarmarlos. 
 
 
Celulas procariotas: el inicio de la replicacion del DNA 
En las celulas procariotas (cromosoma unico circular) la replicacion inicia en los ORI (origenes de 
replicacion) donde se realiza la apertura local del DNA (con gasto de ATP), esta apertura se 
favorece cuando hay secuencias ricas en A-T (ya que tienen dos enlaces de hidrogeno). 
Así se generan 2 horquillas de replicacion por las que la primasa iniciara la replicacion, formando 
una burbuja de replicacion. Esto nos indica que la replicacion es bidireccional. 
Además de las secuencias ricas en A-T, los ORI presentan una secuencia que interacciona con 
proteinas iniciadoras, permiendo que el DNA se reordene y posibilite la interaccion con la 
helicasa. 
¿Cuántas veces se replica el DNA? 1 sola vez. Esto se regula mediante una secuencia GATC en 
el ORI que es sensible a la metilacion. Las hebras parentales estan metiladas pero la hijas no 
(hemimetilación), y por ello se permite la interacción de los metilos con la proteina SeqA 
evitando por impedimento esterico que nuevas proteinas iniciadoras se unan y se produzcan 
nuevas burbujas de replicacion. 
La hemimetilacion se mantiene por corto tiempo y luego la DNA metiltransferasa metila a las 
hebras hijas. 
Las secuencias GATC tambien estan distribuidas en el cromosoma para detectar y reparar 
errores de la replicacion. 
Celulas eucariotas: el inicio de la replicacion del DNA 
El DNA esta unido a histonas y a proteinas cromosomicas no histonas, ademas de ser varios 
cromosomas y mas largos que los de las procariotas. 
Si se parte de un solo ORI, se tardaria mucho, por lo que se parte de alrededor de 20 a 80 ORI’s 
por cromosoma, que se activan por grupos a determinados periodos de tiempo dentro de la fase 
S (temprana, media, tardía) para iniciar la replicación. Estos grupos se llaman unidades de 
replicación. 
Por ejemplo, en la fase tardía se replican los genes relacionados a las áreas de heterocromatina 
(las mas condensadas) como los telómeros, centrómeros y el cromosoma X. 
En la imagen se ve en la parte superior el 
cromosoma III, en la inferior, uno de sus 
ORI, que posee la zona de facil 
desenrrollamiento (rica en A-T), un sitio 
de union para la proteina ORC y una 
secuencia de nucleotidos de 
reconocimiento de proteínas auxiliares 
(permiten tambien el inicio de la 
replicación). 
A lo largo del proceso de replicación, la cromatina se remodela para que las hebras hijas hereden 
el patron de modificación de histonas (patrón epigenético). La hebra paterna mantiene las 
histonas H3 y H4 mientras que H2B y H2A son disociadas, en el reensamble, se veran hebras con 
H3 y H4 mantenidos y con H3 y H4 nuevos junto a H2A y H2B nuevos o un mix de nuevos y viejos. 
¿Cuántas veces se replica el DNA? 1 sola vez. Esto se cumple gracias a que en fase G1 complejo 
ORC al unirse a la secuencia de unión, cambia su conformación y puede unir dos proteínas 
cargadoras de helicasas (Cd6 y Cdt1) permitiendo la union de dos helicasas (MCM en eucariotas) 
todo este complejo se llama complejo prerreplicativo. Al no formarse nuevos complejos 
replicativos (hasta una nueva fase G1 del ciclo) la célula se asegura que se replicará el DNA una 
sola vez. 
 
Los extremos 3’ de los telómeros son mas largos que los del resto del DNA, esto ocurre para 
evitar que se pierda información en estos extremos, ya que es dificil localizar cebadores de DNA 
allí. La cadena rezagada paterna en su extremo 3’ entonces tiene presencia de secuencias 
tandem ricas en guanina y timina que son reconocidas por la telomerasa en su sitio activo. 
Entoces, esto explica la senescencia replicativa, ya que las repeticiones del telómero en la 
cadena paterna en posición 3’ resultan un mecanismo que aporta un sistema de recuento que 
impide la proliferaciónilimitada de células (la longitud del telómero controla el número de 
proliferaciones).