Actividad telomerasa y mecanismos de reparación del ADN
La reproducción es fundamental en todos los sistemas vivos para evitar el olvido de un organismo.
Existen varias formas
Los organismos se duplican por reproducción asexual o sexual.
Las células se duplican por división celular
La replicación del ADN
La replicación tiene como objetivo la conservación de información genética
La síntesis de replicación en la cadena se lleva en dirección 5'-3' tanto en células eucariotas como procariotas
Semiconservadora
Bidireccional
Antiparalela
En las células eucariotas la replicación es bidireccional ya que se sintetizan dos cadenas a partir del punto de origen formando lo que conocemos como horquillas de replicación
En cada replicación de ADN se conserva una original y y otra sintetizada denominada (novo)
Existían tres procesos para deducir este proceso de replicación; semi-conservadora, conservadora y dispersante
Sin embargo el experimento que dedujo cual de estos procesos es el correcto fue de Meselson y Stahl
en 1957, y confirmó la hipótesis semi-conservadora (En cada una de las moléculas hijas se conserva una de las cadenas originales)
El C en posición 3' posee el OH con lo que se puede formar un nuevo enlace fosfodiéster con otro desoxirribonucleótido y formar así la hebra creciente de ADN;
Los organismos eucariotas son multifocales debido a que poseen varios puntos de origen
Los puntos ORI son secuencias especificas de A :T, debido a que estas facilitan la separación de hebras y replicación de burbujas de replicación.
En cromosomas de bacterias y virus existe un solo punto ORI por tanto son considerados como monofocales.
La replicación siempre se da en sentido 5'-3'
Las cadenas deben crecer de manera paralela a pesar de ser antiparalelas, es decir, una cadena tendrá un extremo 5' que esta frente a otra con extremo 3'
Debido a esto una de las cadenas se sintetizara en direccion3'-5', es decir en dirección contraria ,discontinua o por fragmentos a la horquilla , para diferencias las cadenas Reji Okazaki y Tsuneko Okazaki determinaron:
La cadena que se sintetiza en sentido a la horquilla y por el ADN polimerasa tendrá el nombre hebra líder, adelantada o conductora
La cadena que se sintetiza de manera discontinua o por fragmentos en dirección contraria se denomina hebra rezagada o retrasada
Proteínas que participan en la replicación
HELICASA: Se encarga de separar las dos hebras de ADN mediante la rotura de los puentes de hidrogeno que se dan entre las bases nitrogenadas de las dos cadenas de ADN.
TOPOISOMERASAS: Actúan sobre la topología del ADN, pueden cortar o formar enlaces fosfodiéster ya sea en una o en ambas hebras que forman el ADN. Esto provoca la liberación de tensión contorsional, lo que deshace el superenrollamiento.
Primasa: Se encarga de sintetizar pequeños fragmentos de ARN de entre 8 y 10 nucleótidos de longitud, llamados cebadores.
RNASA H1: Enzima encargada de retirar los cebadores de ARN durante la síntesis de los fragmentos de OKAZAKI y en los procesos de reparación del ADN.
FEN1 / RTH1 (ENDUNOCLEASA): Se encarga de remover el ribonucleótido 5' del fragmento de OKAZAKI.
LIGASA: Cataliza la formación de enlaces fosfodiéster entre nucleótidos contiguos.
TELOMERASA: Ribonucleoproteína con actividad de ADN polimerasa dirigida por ARN, capaz de sintetizar una secuencia de ADN determinada.
ANTÍGENO NUCLEAR DE CÉLULAS EN PROLIFERACIÓN (PCNA): Es un homotrímero que forma estructura de toroide. PCNA interactúa con ADN polimerasa, sirviendo como una pinza que sostiene a la polimerasa en un extremo y le permite sintetizar ADN.
ADN POLIMERASA: Principales enzimas de este proceso. Capaces de sintetizar cadenas nuevas de ADN a partir de una hebra o molde y las unidades estructurales correspondientes. Añade nucleótidos en dirección 5' - 3' siempre que haya un extremo 3' disponible.
En este experimento se utilizo al N y sus dos isotopos 14N y 15N, debido a que se pueden distinguir mediante técnicas de laboratorio
Enzima compuesta por un ARN con una plantilla para las repeticiones de los telómeros y una proteína.
La telomerasa extiende el ADN iniciador por la adición uno a uno de los desoxinucleósidos trifosfatados y así genera las repeticiones de los telómeros.
Las telomerasas dan solución en principio al problema de la replicación de los extremos de moléculas lineales de ADN.
Los nucleótidos de ADN pueden emparejarse incorrectamente.
Estos pueden ser evitados o corregidos en la replicación mediante la ADN polimerasa.
Mecanismos de revisión
Las telomerasas difieren de todas las polimerasas en que utilizan un molde interno en vez de uno externo, lo cual impone limitaciones estéricas específicas para la elongación del iniciador y la catálisis.
la ADN polimerasa tiene una mayor afinidad por los nucleótidos correctamente emparejados.
A medida que los nucleótidos comienzan a emparejarse con la plantilla, la ADN polimerasa sufre un cambio de conformación.
Si un nucleótido incorrecto consigue añadirse a una cadena de ADN en crecimiento, no se emparejará correctamente con la plantilla debido a cuestiones estructurales.
Disminuye la probabilidad de emparejamientos incorrectos.
Los nucleótidos incorrectamente emparejados se disocian y se añaden los nucleótidos correctos.
El emparejamiento incorrecto en el extremo 3´ de la cadena en crecimiento hace que la síntesis de ADN se detenga.
La ADN polimerasa elimina los nucleótidos en la dirección 3´ a 5´.
Luego, mediante una corrección exonucleolítica, el extremo mal reparado se elimina y se sustituye por los nucleótidos correctos.
Los telómeros, cuyo principal actor es la ribonucleoproteína enzimática denominada
telomerasa, constituyen la estructura protectora de los extremos cromosómicos
Están compuestos por pares de bases (Citosina y Guanina) repetitivas. Además, definen la inactividad transcriptiva o la incapacidad para codificar proteínas.
Tienen lugar durante o luego de la replicación.
Mecanismos de reparación
Reparación por escisión
Reparación de ruptura de doble cadena
Reversión directa
Algunas reacciones químicas que dañan el ADN pueden ser "deshechas" directamente por enzimas de la célula.
El daño a una o unas cuantas bases de ADN se suele arreglar al eliminar (escindir) y reemplazar la región dañada.
Cromosoma entero se divide en dos pedazos
Recombinación homóloga
Unión de extremos no homólogos
Para reparar bases dañadas en ambos cabos de la DNA con la utilización de un segmento homólogo del cromosoma.
Es el proceso mediante el cual se unen dos segmentos bicatenarios de ADN no relacionados