Replicación del ADN

La replicación del ADN, o síntesis de la cadena, comienza con un complejo de proteínas denominado primosoma. La elongación la lleva a cabo otro complejo denominado replisoma.

Enzimas que participan en la replicación del ADN

• ADN polimerasa: Adiciona nucleótidos uno a uno a un extremo 3’-OH.
• Primasa: Sintetiza el partidor de ARN (2-60 nucleótidos).
• Helicasa y Ligasa: Catalizan el enlace fosfodiéster.
• Topoisomerasas: Relajan el ADN, permitiendo el avance de la horquilla de replicación.
• Proteína SSB: Estabiliza el ADN de cadena sencilla.

ADN polimerasa en procariontes

Existen tres enzimas principales:

• ADN polimerasa I: Un polipéptido de 103 kDa, única con actividad exonucleasa 5’-3’.
• ADN polimerasa II: Involucrada principalmente en la reparación del ADN.
• ADN polimerasa III: Complejo enzimático. Replicasa.

La ADN polimerasa eucariota está compuesta por diferentes subunidades con funciones propias.

Transcripción

La transcripción es la replicación de una hebra molde 5′-3′.

• Promotor: Lugar donde se unen las enzimas, da inicio a la transcripción y otorga especificidad.
• ARN polimerasa (ARN POL): Incorpora nucleótidos dentro de una cadena de ARN cuya secuencia es complementaria a una de las cadenas del ADN. A diferencia de la ADN polimerasa, no requiere un partidor. No posee actividad correctora.

Etapas de la transcripción

1. Iniciación: La ARN polimerasa se une a la región promotora. El sitio del ADN se abre formando una burbuja.
2. Elongación (5´–3´): Enrollamiento río arriba (5’) y desenrollamiento río abajo (3’) del ADN. Liberación del factor Sigma.
3. Terminación:
   • Dependiente de Rho: Rho es una proteína que viaja a través de la molécula de ARN hasta alcanzar la ARN polimerasa. Rho desestabiliza la unión y libera el transcrito.
   • Independiente de Rho: La secuencia terminadora del ADN codifica una región de ARN que se pliega sobre sí misma para formar una horquilla.

Transcripción en eucariontes

El complejo de preiniciación induce la transcripción. Al pre-ARNm se le adiciona la enzima Capping en el extremo 5´, lo que da estabilidad, favorece el transporte y participa en la traducción. Se adiciona Poli A al extremo 3′, que protege de la degradación.

Splicing: Se corta la cadena de ARN en los extremos 3′ y 5′ de cada intrón, y los exones se unen. El espliceosoma, un complejo con diversas ribonucleoproteínas nucleares, cataliza este proceso. Se desensambla liberando el producto ligado y el intrón en forma de bucle (lazo).

Traducción

Convierte una secuencia de nucleótidos del ARN en la secuencia de aminoácidos que forman una proteína.

• Código genético: Es degenerado, ya que más de un codón puede codificar el mismo aminoácido.
• ARNt (tRNA): Determina el significado de un codón, que representa un aminoácido, mediante el emparejamiento de bases con el anticodón. La interacción entre la tercera base del codón y la primera del anticodón no es estricta (titubeo). Esto se produce porque la conformación del asa del anticodón del ARNt permite una cierta flexibilidad en la primera base del anticodón.

Traducción en procariontes

• Iniciación: Tres interacciones determinan el inicio de la síntesis proteica:
  1. Reconocimiento del codón de iniciación AUG en la subunidad menor del ribosoma.
  2. Acoplamiento de bases del codón AUG con el ARNt iniciador.
  3. Acoplamiento de la subunidad mayor del ribosoma, cerrando el complejo de iniciación.
• Elongación: Se caracteriza por:
  • La unión del aminoacil-ARNt (reconocido por el codón).
  • La formación del enlace peptídico.
  • La translocación del ribosoma.
• Terminación: Implica:
  • El reconocimiento del codón de parada (stop).
  • La disociación de las subunidades ribosómicas, el ARNm y la cadena polipeptídica.

Regulación del Operón de Triptófano

Ocurre por dos mecanismos:

• La maquinaria transcripcional se detiene en presencia de bucles (loops).
• En presencia de triptófano (Trp), los ribosomas se mueven rápidamente en los codones finales, formando un bucle 3-4.
• En ausencia de Trp, los ribosomas se detienen en los codones finales, formando un bucle 2-3.

Operón Lac

Controla tres genes implicados en el metabolismo de la lactosa. El operón lac es un grupo de genes con un solo promotor (transcrito como un solo ARNm). Los genes en el operón codifican las proteínas que permiten que las bacterias utilicen la lactosa como fuente de energía.

Estructura del ADN

Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información y su replicación para la transmisión de la misma.

• Estructura primaria: Los nucleótidos se unen entre sí mediante el grupo fosfato 5′-3′.
• Estructura secundaria: Doble hélice. Las cadenas son complementarias (adenina se une a timina, y guanina a citosina) y antiparalelas (el extremo 3′ de una se enfrenta al extremo 5′ de la otra).
• Estructura terciaria: Compactación.