Replicación de ADN procariota

Maquinaria molecular de la replicación de ADN procariota

• La replicación de ADN procariota implica la acción coordinada de varias moléculas.

Moléculas Actúan En La Horquilla De Replicación

• Helicasa: Abre la molécula exponiendo los templados con gasto de ATP.
• SSB: Proteínas que se unen al ADN de cadena simple y sirven para proteger a una cadena simple e impiden la reasociación de las cadenas.
• Primasa: Sintetiza los primers de ARN que estimulan a las polimerasas, tanto en la cadena retrasada como en la adelantada.
• En la cadena adelantada, la primasa sintetiza el primer una vez.
• En la cadena retrasada, la primasa sintetiza múltiples primers a medida que la horquilla avanza para sintetizar los fragmentos de Okazaki.
• ADN Pol III: Sintetiza las nuevas cadenas de ADN.
• ADN Pol I: Remueve los primers de ARN y sintetiza los nucleótidos correspondientes al primer.
• El replisoma es el complejo proteico que actúa en la horquilla de replicación.
• El replisoma incluye el primosoma (helicasa + primasa), la holoenzima ADN Pol III y las SSB.
• La holoenzima ADN polimerasa III está formada por ADN Pol III, abrazaderas β y el cargador de las abrazaderas (Complejo γ).
• El cargador de abrazadera mantiene unida la holoenzima PolIII y la helicasa mediante subunidades τ (tau).
• Las bacterias constan de 1 de 12 helicasas, pero la principal para la replicación es la helicasa DnaB.

Inicio De La Replicación

• La replicación procariota comienza con el reconocimiento del origen de replicación (OriC) por el factor de iniciación DnaA.
• Múltiples copias de la proteína DnaA se unen a OriC y abren las cadenas de ADN en un solo OriC por cromosoma bacteriano.
• La helicasa DnaB, junto con la proteína DnaC (cargador de helicasa), se cargan en la cadena retrasada y se desplazan en dirección 5' → 3'.
• Este proceso abre bidireccionalmente la horquilla de replicación.

Primosoma

• Después de que se inicia la replicación, la helicasa y la primasa se asocian en un complejo comúnmente conocido como Primosoma.
• A medida que la helicasa expone las cadenas simples, la primasa sintetiza los primers que gatillan la polimerización de los fragmentos de Okazaki en la cadena retrasada.
• La ADN Pol III reconoce y extiende los primers de ARN sintetizados por la enzima primasa.

Las Polimerasas Sintetizan Ambas Hebras En La Misma Dirección

• La Pollll activa en la hebra retrasada con la que sintetiza la adelantada que viajan las cadenas en la misma dirección.
• El replimosoma cambian la tipología de la cadena retrasada creando un lazo, para sintetizar ambas cadenas en dirección 5'→3′ simultáneamente.
• Cuando la Pol III sintetiza el fragmento de Okazaki y llega al fragmento sintetizado anteriormente, se libera de esa sección de ADN.
• Entonces, inicia la síntesis del siguiente fragmento extendiendo el nuevo primer de ARN.
• La Pol I remueve los primers de ARN mediante actividad exonucleasa 5'→3′, y sintetiza la secuencia correspondiente para reemplazar el primer.
• Finalmente, una ligasa sella el “gap” en el esqueleto azúcar-fosfato.
• El proceso se repite una y otra vez a medida que se procesa la horquilla de replicación.
• Cuando Polll termina de sintetizar un fragmento de Okazaki, se desengancha de la abrazadera B, y se desplaza hacia el primer de ARN recién sintetizado cerca de la horquilla de replicación.
• El cargador de abrazadera cataliza la unión de una abrazadera B al ADN cerca de la horquilla de replicación

Las Polimerasas Tienen Actividad Exonucleasa

• Las polimerasas tienen actividad exonucleasa 5'→3' (Poll remoción de primers) y 3'→5' (PollIl proofreading) además de actividad de síntesis de ADN.
• La ADN Poll tiene estas 3 actividades enzimáticas separadas en dominios diferentes de la proteína, teniendo polimerasa 5'→3'.
• la Poll consta de una actividad exonucleasa 5'→3′ remueve los primers de ARN.
• la Poll y PolIII: constan de una actividad la exonucleasa 3'→5' para corrección de bases incorporadas erróneamente (proofreading).

La Replicación De ADN Debe Ser De Alta Fidelidad

• Para garantizar la supervivencia de un organismo, la duplicación del genoma debe ser de alta fidelidad.
• Se estima que la tasa de mutación en humanos es de aproximadamente 1x10-9.
• Las polimerasas discriminan entre nucleótidos incorporados correcta e incorrectamente por las características geométricas de estas uniones.
• Si la polimerasa incorpora erróneamente un nucleótido en la cadena creciente, se genera un mal apareamiento que es detectado por la polimerasa.
• El nucleótido mal apareado en el extremo 3' de la cadena creciente induce a que esta cadena se separe.
• El nucleótido mal apareado se coloca en el sitio activo de la exonucleasa 3'→5' para ser eliminado.
• La actividad exonucleasa 3'→5' de las polimerasas permite mantener baja la tasa de mutación

Replicación eucariota ADN

• El mecanismo de la replicación eucariota es similar al de procariotas, con ciertas diferencias en las moléculas que participan en el replisoma.
• Los eucariotas consta de polimerasas ADN que están envueltas en la creación y reparación del ADN.
• Pola: Junto con las primasas conforman el primosoma eucariota que sintetiza primers híbridos ARN-ADN que causan la síntesis por el lado de las polimerasas replicativas.
• Polẞ: esta envuelta en reparación ADN.
• Poly: Recrea el ADN mitocondrial.
• Pold: Es una polimerasa replicante, crea la cadena retrasada (homólogo a la PolIII).
• Pole: Polimerasa replicante, crea la Cadena adelantada (homólogo a la Pollll).
• Poly, Ρold y Pole tienen una actividad exonucleasa 3'→5' para corregir las bases que se emparejado incorrectamente (proofreading).

El mecanismo de replicación es conservado a través de la evolución

• Proteínas ORC: Reconocimiento del origen en la replicación.
  • Topoisomerasa I/II: Alivia a el superenrollamiento antes de la horquilla de replicación.
• McM: ADN helicasa que desenvuelve al dúplex original.
• Cdc6, Cdt1: Carga la helicasa en el ADN.
• RPA : Mantiene en un estado simple al ADN
• Complejo y Núcleo pol III : Subunidades de la holoenzima que carga abrazaderas en el ADN.
• Pol ϭ/ ε: Enzimas de replicación primaria; sintetizar fragmentos principales de hebra y Okazaki; tener capa- cidad de corrección
• B clamp: Es la sub unidad en forma de anillo que bloquea la replicación en la polimerasa ADN, funciona con pol III en E. coli y pol 6 o ɛ en eucariotas .
• Primasa: Sintetiza el ARN primarios y oligonucleótidos cortos de ADN como parte de la Primasa ARN
• ADN : Ligasa ADN que sella fragmentos de Okazaki en hebras contínuas.
• Pol 1: Elimina el ARN primarios; pol I de la E. coli, llena el espacio con el ADN

Inicio de la replicación

• A diferencia de las células procariotas, los eucariotas consta múltiples orígenes de replicación dependiendo del tamaño del genoma; teniendo cada porción de genoma para replicación en estos orígenes llamado replicón.
• Las Las regiones con actividad génica inician replicación más temprano que las regiones de heterocromatina .

Inicio de la replicación

• Mecanismos de replicación más importantes de levaduras: Tiene orígenes de replicación llamados secuencias replicantes autónomas ARS en cromosoma homologás a OriC en procariotas, y ARS contenido en las secuencias Consensus que son de proteína ORC, que son complejos que se unen para el reconocimiento en los orígenes parecidas a ADN en vertebrados.
• No hay secuencias ARS, y se piensa que los lugares del origen de replicación pueden estar definidos para algunas señales epigenéticas.

Pasos de la replicación

1. El complejo, para el reconocimiento del origen de replicación (ORC), se junta con la estructura ARS con asociaciones que permanecen durante todo el ciclo Celular.
2. El Complejo MCM se une al origen de replicación después de la mitosis donde este MCM actúa como una helicasa de proteínas Mcm2 hasta Mcm7.
3. Al inicio en la fase las cinasas activan al ADN, esto sucede en todos los Replicón, con actividad se encuentra presente hasta llegar a la fase M qué impiden más de una vez que se replique el ADN.
4. Dos horquillas, para replicación son procesadas de una forma bidireccional. 5.Al finalizar con la división celular, está listo al terminar la replicación está lista para la edición celular donde ORC se hace con ADN y se desmonta el MCN de su cadena.

¿Que moleculas participan en la horquilla de replicación en celulas eucariotas?

• Al igual que en procariotas, la replicación de eucariotas es semidiscontinua con fracciones okasaki más cortas qué bacterias.
• La cadena se sintetiza más adelante a través de pole y la cadena es sintetizada atrasada a través de pool ϭ.
• Para iniciar la síntesis en ambas cadenas, se crean primasas y polas qué en la cadena retrasada se reconoció RPA proteína uniendo al ADN de cadena simple .
• Cuando pol ϭ encuentra el extremo 5 en la fracción Okazaki se removieron por Polo y se removieron los primeros con los polos
• Polo desplaza al primer de ADN dejando una base que reconoció FEN-1.
• El PCNA se conecta al pole y al polo ϭ para poder ser más cargados en la orquilla de replicación.
• La replica tiene que hacer con el factor C que se hace cargo en las proteínas y asocia a las polimerasas
• La cadena retrasada en células ucariotas se realiza mediante la torción de la cadena templado.

El ADN eucariota se asocia con histonas para formar cromatina

• A diferencia del ADN procariota, el ADN eucariota se encuentra con un compleja proteína básica en el núcleo dentro de de células qué está formado por histonas, que estas son las encargadas de formar al núcleo del ADN.
• Se hace con dos dímeros para cada subunidades de (H3/h4)2 y 2 dímeros de (H2A/H2B) 2.
• Los nuclesomas tienen tan pronto, las moléculas son creadas durante la replicación.

La expresión génica está regulada por epigenética

• La regulación de la expresión genética está regulada por un mecanismo epigenéticos en la secuencia del ADN que son cambios químicos precisos ocurriendo ambos en el ADN como en las histonas. --ADN las cetonas, especialmente en las islas CPg en promotores y histonas qué se cambien con el tiempo como una metilación etcétera en las colas de las histonas . Una alicina tiene una carga neta positiva a PH fisiológico y un grupo acetil en Mascara esto volvería. El Licina dentro dentro de las historias ligeramente mas negativas, un cuál, Repele al ácido desoxirribonucleico relajando a cromatina

Reparación de ADN

• El ADN de lo contrario puede ser alterada cromatina por las células agentes físicos, químicos o biológicos
• Hay muchas maneras para el ADN sea dañado, oxidación mismatch, escisión por bases reparadas o de doble cadena

Daños en el ADN

• Los organismos son más propensos agentes exógenos en daños , uno de éstos es el ADN que son sensibles a daños guardando toda la información genética y biológica
• Las múltiples fuentes internas, externas, pueden causar daños a la estructura y secuencia ADN a través de radiación ionizante, radicales libres, luz ultravioleta, y genotóxicos
• Uno de los daños son la deaminación de citosinas en el ADN que se cambia, oxidación de Guanina, Citosina y ocurre por la función de un gen que puede ser no alterado.
• Un ejemplo del Daño en el ADN es al que se encuentra en los citosomas que genera una mutación.