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Replicación y reparación del ADN, xdxd, 1200px-DNA_replication_es.svg -…
Replicación y reparación del ADN
Replicación de ADN
Es la duplicación del material genético
El ADN es incapaz de auto replicarse aunque posee la información necesaria, necesita de un mecanismo
Fases
Elongación
Se añaden nucleótidos complementarios a la cadena molde
Ayudada por PCNA
Una cadena nueva se crea de forma continua, y otra a partir de fragmentos de Okazaki.
Terminación
Se produce el desacoplamiento y finalización de la replicación.
Se unen los fragmentos de Okazaki
Ocurre la maduración de la cadena. y la replicación de los telómeros para ajustar las cadenas nuevas.
Iniciación
Inicia en sitios con presencia de A y T por proteínas de reconocimiento
Se forman dos burbujas de replicación con dos horquillas cada una, separando las cadenas en izquierda y derecha
Apertura de la doble hélice
Características
Semiconservativa: Cada hija dúplex contiene una hebra de la estructura parental
Bidireccional: Se sintetizan dos cadenas en ambos sentidos desde un punto de origen, formando horquillas de replicación
Antiparalea: Fragmentos de Okazaki: Un cadena se sintetiza en forma de fragmentos cortos, para mantener el sentido 5´->3´en ambas cadenas.
ADN Polimerasas
La polimerasa es la enzima que sintetiza las hebras del ADN
Puede moverse de forma progresiva de un nucleótido a otro sin dispersarse fuera de la plantilla
La actividad exonucleasa del ADN polimerasa puede degradar cualquier tipo de acido nucleico
Al incorporar un nucleótido incorrecto por la ADN polimerasa I, la enzima se paraliza y tiene tendencia a separarse de la plantilla y formando una hebra simple
Un error en la síntesis RNA mensajero por una RNA polimerasa se tiene como consecuencia la síntesis de proteínas defectuosas
Proteínas y enzimas
Primasa
Sintetiza fragmentos de ARN complementarios al ADN, para luego ser sustituidos por ADN polimerasa
Rnasa H1
Enzima que retira los cebadores durante la síntesis de fragmentos de okazaki
Topoisomerasas
Enzimas que cortan o forman enlaces fosfodiéster para liberal tensión
RTH1
Remueve los ribonucleótidos 5´de los fragmentos de okazaki
RPA
Proteínas de unión a cadena sencilla. Evitan formación de enlaces puente de hidrógeno en cadenas separadas.
Ligasa
Formación de enlaces fosfodiester entre nucleótidos contiguos
Helicasa
Enzima que separa las dos hebras de ADN hidrolizando los puentes de hidrógeno
Telomerasa
Permite el alargamiento de telómeros (extremos de los cromosomas
ADN polimerasa:
Sintetizan nuevas cadenas de adn a partir de una cadena molde
PCNA
Antígeno de células en proliferación, que permite el avance de nucleótidos por la cadena líder
Replicación de DNA en células bacterianas
Desenrollado del dúplex y separación de las hebras
DNA girasa
Es una topoisomerasa tipo II, alivia
la tensión mecánica que se acumula durante la replicación
. Las moléculas de DNA eliminan los superenrollamientos positivos, esto se logra mediante la división de ambas hebras del DNA dúplex.
Horquillas de replicación y replicación bidireccional
Sitio donde el par de segmentos replicados se juntan y se unen al DNA no replicado.
Se incorporan nucleótidos en las hebras complementarias
La doble hélice parental experimenta una separación de la hebra
Las helicasas desenrollan un ADN dúplex, la cual usa energía liberada por hidrólisis.
Las proteínas se unen al ADN de hebras simples manteniendo un estado extendido, evitando que se vuelva a enrollar
La separación de hebras necesita la ayuda de proteínas, la helicasa que ayuda con el desenrollado y proteínas de ADN
La helicasa se mueve a lo largo del ADN y cataliza el desenrollado del dúplex.
En las bacterias la primasa y la helicasa forman primosomas
Las propiedades de las DNA polimerasas
DNA polimerasas,
las enzimas que sintetizan nuevas hebras
de DNA en una dirección 5' -a- 3'
Replicación semidiscontinua
Una de las hebras crece hacia la horquilla de replicación, mientras que la otra hebra crece alejada de la horquilla.
Hebra adelantada
Sintetiza de forma continua
Hebra atrasada
Sintetiza de forma discontinua
Replicación de ADN en Células Eucariotas
Las células eucariotas tienen genomas grandes y una estructura cromosómica compleja
Iniciación de la replicación en células eucariotas
Las células eucariotas replican su genoma en pequeñas partes llamados replicones
Los replicones se activan en la fase S del ciclo celular
Restricción de Replicación
Cada parte del genoma se repite solo una vez durante cada ciclo celular
Por lo que tiene un mecanismo para evitar la replicación en un sitio ya duplicado
Pasos de replicación
Paso 1: Reconocimiento de origen de replicación en complejo de proteína ORC
Paso 2: Ensamblaje de complejo proteína de ADN o complejo de prereplicación
Paso 3: Ensamlaje de pre RC
Paso 4: Inicio de replicación al comienzo de la fase S
Telomerasa
La telomerasa sólo está presente en células somáticas, tejidos fetales y en ciertas células madre.
Mecanismo de acción
1)La telomerasa se une a su respectiva secuencia complementaria y alarga el extremo saliente 3’, una vez que éste se encuentra alargado. Se produce un apareamiento de bases entre el ADN telomérico y el ARN de la telomerasa.
2) Con este apareamiento empieza la primera elongación. La telomerasa cataliza la elongación del extremo 3’ alargado, añadiendo dNTPs y empleando como molde la hebra de ARN de la propia telomerasa.
3) Una vez que se están añadiendo los dNTPs, la telomerasa se desliza sobre el extremo 3’ previamente elongado, conservando la complementariedad gracias a la repetición de secuencias, lo que se conoce como translocación.
4) La telomerasa elonga nuevamente el extremo 3’ saliente.
5) Se vuelven a repetir los pasos de translocación y elongación.
6) En la segunda fase la ADN polimerasa α rellena la otra hebra, y la ligasa sella la mella que queda en la elongación.
La telomerasa es una transcriptasa inversa formada por ARN (9 a 28 nucleótidos) y proteína que contiene un fragmento de la secuencia de su ARN complementario a la secuencia de los telómeros.
Es la enzima que mantiene a los telómeros en los extremos de los cromosomas, lo cual permite que la célula siga dividiéndose .
Mecanismos de reparación
Consiste en la participación de máquinas para remodelar la cromatina, corrigiendo lesiones en el ADN
Por escisión de base BER
ADN glicosilasa reconose la alteración, eliminando una base alterada por escisión en el enlace glucosídico.
Se inserta una hebra lateral de aminoácidos, ajustando las bases a los sitios activos de las enzimas
La Polimerasa B y ADN ligasa III sellan la hebra.
Por escisión de nucleótidos NER
Mecanismo de corte y oarche; Elimina lesiones voluminosas como dímeros de pirimidina o grupos químicos unidos a nucleótidos.
Vía acoplada a la transcripción: Plantillas de genes se transcriben de forma activa, reparando la hebra mientras se transcribe el ADN.
Uso de ADN poliomerasa y Ligasa para el sello en las hebras.
Vía genómica global: Mucho más lenta, corrigiendo las hebras del genoma en general.
De mal emparejamiento o de desajuste MMR
Eliminación de bases mal emparejadas, que no son correjidas por la exonucleasa
Se corrige la base de la hebra recién sintetizada, mantiendo la base de la cadena original.
De ruptura de la doble hebra DSB
Ocurre cuando la doble hebra se separa por radiación o agentes químicos
NHE: Unión de extremos no homólogos. Un complejo de proteínas se une a los extremos rotos del ADN y vuelven a unir hebras rotas.
HR: Recombinación homóloga. Usa a un cromosoma homólogo como plantilla para reparar la hebra rota.
