El Replicón: Unidad Fundamental de la Replicación del ADN

El replicón se define como la unidad de ADN en la que se produce un evento individual de replicación. Cada replicón contiene un único origen de replicación a partir del cual se inicia el proceso.

Tipos de Replicones: Lineales y Circulares

• Los replicones pueden ser lineales o circulares.
• Una región replicada aparece como un «ojo» dentro del ADN no replicado.
• En el origen inicia una horquilla de replicación que se desplaza secuencialmente por el ADN.
• La replicación es unidireccional cuando se crea una sola horquilla de replicación en un origen.
• La replicación es bidireccional cuando un origen crea dos horquillas de replicación que se desplazan en direcciones opuestas.

Mapeo de Orígenes de Replicación: Autorradiografía y Electroforesis

• El desplazamiento de la horquilla de replicación puede detectarse mediante autorradiografía con pulsos radioactivos.
• Las horquillas de replicación crean estructuras en forma de «Y» que alteran la migración electroforética de los fragmentos de ADN en la electroforesis.

Regulación de la Iniciación: Metilación del Origen

• El origen de replicación en E. coli (OriC) contiene 11 repeticiones GATC/CTAG, que están metiladas en la adenina (A) de ambas cadenas.
• La replicación produce ADN hemimetilado (solo una cadena metilada), que es incapaz de iniciar la replicación.
• Existe un retraso de aproximadamente 13 minutos antes de que las repeticiones sean metiladas de nuevo.

Secuestro de Orígenes Post-Replicación

• La proteína SeqA se une al ADN hemimetilado y es necesaria para retrasar la replicación.
• SeqA puede interactuar con DnaA (proteína clave en la iniciación).
• Los orígenes hemimetilados se unen a la membrana celular, lo que podría impedir temporalmente el acceso a las metilasas.
• La naturaleza precisa de la conexión entre el origen y la membrana aún no está clara.

Replicones en Eucariotas

Múltiples Replicones por Cromosoma

• Los replicones eucarióticos tienen una longitud de 40 a 100 kb.
• Un cromosoma eucariótico se divide en numerosos replicones.
• Los replicones individuales se activan en momentos específicos durante la fase S del ciclo celular.
• Los patrones de activación regional sugieren que los replicones cercanos se activan simultáneamente.

Orígenes de Replicación en Levaduras

• Los orígenes de replicación en Saccharomyces cerevisiae (levadura) son secuencias ricas en A-T, denominadas ARS (secuencias de replicación autónoma), con una secuencia esencial de 11 pb.
• El Complejo de Reconocimiento del Origen (ORC), formado por seis proteínas, se une a las ARS.

Control de la Replicación Eucariótica: Factor de Competencia

• El factor de competencia es indispensable para la iniciación de la replicación en cada origen.
• Está presente en el núcleo antes de la replicación, pero se inactiva o destruye tras la replicación.
• La iniciación de otro ciclo de replicación solo es posible después de que el factor de competencia vuelva a entrar en el núcleo, lo que ocurre después de la mitosis.

Proteínas MCM: Componentes Clave del Factor de Competencia

• El ORC se asocia a los orígenes de replicación en levaduras durante todo el ciclo celular.
• Cdc6 es una proteína inestable que se sintetiza solo en la fase G1.
• Cdc6 se une al ORC y permite la unión de las proteínas MCM.
• Al iniciarse la replicación, las proteínas Cdc6 y MCM son desplazadas. La degradación de Cdc6 impide la reiniciación.
• Algunas proteínas MCM se encuentran en el núcleo durante todo el ciclo, pero otras solo pueden entrar después de la mitosis.

Replicación Mitocondrial: Lazos D

• Las mitocondrias utilizan diferentes secuencias de origen para iniciar la replicación de cada cadena de ADN (H y L).
• La replicación de la cadena H comienza en una estructura llamada lazo D.
• La replicación de la cadena L se inicia cuando su origen queda expuesto por el movimiento de la primera horquilla de replicación.