Características Generales de la Replicación del ADN

La replicación del ADN es semiconservativa, bidireccional y semidiscontinua. Comienza en sitios específicos del cromosoma. En bacterias, ocurre en ambas direcciones, usualmente en células dividiéndose activamente antes de que termine una replicación, comienza otra. En bacterias hay un solo sitio de origen, denominado ORI C, formado por 250 pares de bases. Presenta secuencias de 9 y 13 bases repetidas, denominadas 9meros y 13meros. La DNA A es la responsable del paso inicial. Unas cuantas subunidades de la proteína DNA A se unen a cada uno de los diversos 9meros.

Luego, se unen al complejo las proteínas DNA B que abren y desestabilizan más la hélice. Estas proteínas se denominan HELICASAS.

Modelo de Síntesis del ADN (Iniciación de la Síntesis)

La iniciación de la síntesis puede ocurrir una vez desenrollada una pequeña porción de la hebra. La DNA pol III necesita un extremo 3’ OH libre para polimerizar. Se sintetiza un segmento corto de RNA complementario al DNA. Este segmento de 5 a 15 nucleótidos se denomina PRIMER y es sintetizado por la PRIMASA.

Resumen de Enzimas Involucradas en la Replicación del ADN

La polimerasa de DNA no tiene la capacidad para separar las dos cadenas, ni para iniciar la síntesis. La iniciación de la replicación requiere las proteínas DnaA, DnaB y DnaC. Dna B tiene actividad helicasa, necesaria para romper puentes de hidrógeno y desenrollar las cadenas. Las proteínas de unión a cadena simple (ssb) impiden que vuelva a formarse la doble hélice. El avance de la horquilla de replicación lleva a la formación de superenrollamientos que deben ser eliminados. Aquí interviene la girasa, un tipo de topoisomerasa, enzima capaz de cortar y reunir cadenas de DNA. La cadena líder necesita un solo partidor de RNA, la cadena retrasada necesita un partidor por cada fragmento de Okazaki. La enzima primasa, un tipo de RNA polimerasa, cataliza la síntesis de estos partidores. La DNA polimerasa III cataliza la mayor parte de la síntesis de DNA durante la replicación. La DNA polimerasa I es la encargada de eliminar los partidores de RNA, con su actividad exonucleasa 5′-3′, y de rellenar los vacíos que quedan, con su actividad polimerasa 5′-3′. La ligasa une los fragmentos de Okazaki.

Replicación del ADN en Eucariotas

Similar a E. coli, pero más complejo. Células humanas: 6 billones de pares de bases que copiar. Múltiples sitios de origen: 1 por 3-300 kpb. Varias DNA polimerasas.

Genética en Acción: Telómeros y la Muerte Celular Programada

El tamaño de los telómeros está regulado por la pérdida en cada división celular y por la síntesis mediada por la telomerasa. Sin embargo, cuando el tamaño de los telómeros alcanza un nivel crítico se produce la muerte celular programada llamada APOPTOSIS (luego de aprox. 50 divisiones celulares). Teoría de la senescencia: la telomerasa está muy activa en las células fetales y germinales, por lo que el acortamiento de los cromosomas en las células somáticas se ha asociado con el envejecimiento celular. Se propone la existencia de un tipo de reloj celular que indica la edad en la cual las células deben morir.

Cáncer: enfermedad caracterizada por la proliferación rápida y descontrolada de las células y por la ausencia de muerte celular o apoptosis. “La telomerasa es 20 veces más activa en células cancerosas que en células normales”.

Transcripción (en Eucariontes y Procariontes)

El RNA es producido por un proceso que copia la secuencia de nucleótidos del DNA. Este proceso rememora la transcripción de palabras, es por eso que a la síntesis de RNA se conoce como transcripción.

Una Única ARN Polimerasa

En E. coli, la ARN polimerasa es un complejo de 465 kD: 2 , 1 , 1 ´, 1 , 1. Se une al ADN y reconoce secuencias promotoras en el ADN. Las subunidades  parecen ser esenciales para el ensamblaje y la activación de enzimas por proteínas reguladoras.  no es esencial para la transcripción o la viabilidad celular, pero estabiliza la enzima y ayuda en el ensamblaje de sus subunidades.

Etapas de la Transcripción

• Unión de la holoenzima al promotor
• Inicio de la polimerización
• Elongación de la cadena
• Término de la cadena

Unión de la Polimerasa al Templado de DNA

RNA polimerasa se une a sitios no específicos del DNA con baja afinidad y migra buscando al promotor. La subunidad sigma reconoce la secuencia promotora. La holoenzima y el promotor forman un “complejo cerrado”. El DNA no se encuentra desenrollado. La RNA polimerasa desenrolla alrededor de 12 pares de bases y forma “un complejo abierto”.

Propiedades de los Promotores

Los promotores consisten en una región de 40 pb en el extremo 5´ del inicio de la transcripción. Presentan dos secuencias de consenso:

• «-35 region», con la secuencia consenso TTGACA – sigma parece unirse a ese sitio.
• Caja Pribnow cerca -10, con una secuencia consenso TATAAT – esta región es ideal para que ocurra desenrollamiento hebra.

Iniciación de la Polimerización

RNA polimerasa tiene dos sitios de unión para los NTPs.

1. El sitio de iniciación prefiere unirse a GTP o ATP (la mayoría de los sitios de inicio comienzan con una purina en el extremo 5´).
2. El sitio de elongación incorpora el segundo NTPs.

Cuando 6-10 nucleótidos han sido incorporadas, la subunidad sigma se disocia, completándose la iniciación.

Elongación de la Cadena

El core de la RNA polimerasa-no sigma. La RNA polimerasa es certera-comete 1 error cada 10.000 pb. Esta tasa de error es OK, debido a que muchos transcriptos están hechos de un solo gen. La tasa de elongación es de 20-30 bases por segundo- es lenta en la regiones G/C. Topoisomerasas preceden a la RNA polimerasa para reducir la tensión producida por el super-enrollamiento.

Término de la Cadena

2 mecanismos:

1. Rho-factor de terminación proteico. rho es una helicasa dependiente de ATP.
2. Secuencias específicas: repeticiones, ricas en G:C, que forman un loop en el RNA.

Transcripción en Eucariontes

• (TBP): Se une a la caja TATA, forma el complejo de pre-iniciación, recluta a TFIIB.
• (TFIIA): Requerido para la activación.
• (TFIIB): Estabiliza la interacción entre la caja TATA y TBP, recluta RNA pol II, TFIIF.
• (TFIIF): Facilita que la RNA pol II encuentre el promotor, estimula la elongación, interacción funcional de TFIIB.
• (TFIIE): Recluta TFIIH, estimula las actividades catalíticas de TFIIH, posee funciones en habilitar el promotor.
• (TFIIH): Función de habilitación del promotor, actúa como helicasa de DNA ATP-dependiente, ATPasa DNA-dependiente, funciones previas fundamentales para la eliminación y reparación de nucleótido.

Traducción: Propiedades del Código Genético

Es redundante: algunos aminoácidos vienen codificados por más de un codón. No existe la superposición: un nucleótido no puede pertenecer a más de un codón. La lectura es lineal y continua: se inicia en AUG y se lee de tres en tres hasta un codón de término. Es universal: todos los seres vivos utilizan el mismo código. Parentesco.

1. En la hipótesis del tambaleo las primeras dos bases del triplete forman una fuerte apareamiento de bases.
2. Cuando la primera base del anticodón es U o G, la unión es menos especifica- puede ocurrir tambaleo-permitiendo el reconocimiento de más de 2 tripletes distintos.
3. Cuando la primera base del anticodón es I, la unión es menos especifica- puede ocurrir tambaleo-permitiendo el reconocimiento de más de 3 tripletes distintos.

4. Un mínimo de 32 tRNAs son requeridos para reconocer los 61 codones que especifican los animo acido. Traducción: La velocidad de síntesis proteica es alta: hasta 1400 aminoácidos por minuto. Varios ribosomas pueden leer a la vez un mismo ARNm = polirribosoma o polisoma. Mayor efectividad y ahorro de tiempo.