Replicación del ADN

Replicación del ADN

• La replicación del ADN es un proceso fundamental para la vida, ya que permite que la información genética de una célula progenitora se transmita a todas sus células hijas.
• La replicación es similar en procariotas y eucariotas.
• Se produce en puntos específicos de la cadena de ADN, denominados orígenes de replicación o unidades de replicación (alu).
• Es semiconservativa: cada hebra de la doble hélice se separa y sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
• Es muy precisa, con un margen de error de aproximadamente un error por cada 10¹⁰ nucleótidos.
• Es un proceso rápido, se replican alrededor de 2000 bases por segundo.
• Se realiza siempre en dirección 5'-3'.
• Requiere un cebador de ARN para iniciar la síntesis de la nueva cadena.
• Utiliza desoxirribonucleótidos trifosfatos como bloques de construcción para la nueva cadena.
• Es discontinua en una de las cadenas, la cadena retardada, donde se forman los fragmentos de Okazaki.
• Tiene sistemas de revisión y corrección o reparación para garantizar la fidelidad del proceso.

Proteínas que intervienen en la replicación

• Proteínas ADN-A: Son proteínas de iniciación que se unen a la cadena de ADN en los puntos ORI, desencadenando el desenrollamiento de la doble hélice y la formación de ADN monocatenario.
• Primasa: Usa la cadena parental como molde para generar el ARN cebador o primer.
• Helicasa: Desenrolla la doble hélice de ADN.
• Topoisomerasas: Relievan la tensión que se genera en el ADN durante el desenrollamiento.
• SSB (Proteínas de unión a cadena sencilla): Estabilizan las cadenas de ADN monocatenarias para favorecer la entrada de nucleótidos.
• ADN polimerasas: Sintetizan la nueva cadena de ADN utilizando como molde la cadena parental.
• Ligasa: Une los fragmentos de Okazaki.

Replicación en procariotas

• Cadena conductora: Se sintetiza de forma continua en sentido 5'-3'.
• Cadena retardada: Se sintetiza de forma discontinua, en fragmentos de unos 1000 residuos (fragmentos de Okazaki).
• La DNA polimerasa III se libera en cada fragmento para facilitar el avance.
• La primasa sintetiza un cebador de RNA para cada fragmento de Okazaki.
• La DNA polimerasa I elimina el cebador de RNA y rellena los huecos con desoxirribonucleótidos.
• La ligasa une los fragmentos de Okazaki mediante un enlace fosfodiéster.
• La DNA polimerasa I y la III reparan y vigilan errores de replicación.

Replicación en eucariotas

• Es similar a la replicación en procariotas, pero más compleja debido al tamaño y la estructura del ADN eucariota.
• Hay varios orígenes de replicación (hasta 3000) en el ADN eucariota.
• Cada origen de replicación es una unidad de replicación o replicón.
• Los nucleosomas se desensamblan y ensamblan durante el proceso de replicación.
• Cada fragmento de Okazaki abarca entre 135 y 165 pares de bases debido a la presencia de nucleosomas.
• La replicación en eucariotas es 10 veces más lenta que en procariotas.
• Los eucariotas poseen mecanismos para asegurar que cada región del ADN se replique solo una vez.
• Las DNA polimerasas en eucariotas:
  • Polimerasa alfa: Es la iniciadora, genera el RNA cebador y añade unos 20 desoxirribonucleótidos al cebador.
  • Polimerasa delta: Continúa con la polimerización una vez se ha unido a la proteína PCNA, hasta que encuentra un nuevo origen de replicación.
• La eliminación de los cebadores y la acción de la ligasa completan la replicación.
• La telomerasa regenera el espacio que deja el primer RNA cebador de la cadena retardada.

Modificación del ADN

• Metilación: Un proceso que modifica la estructura del ADN añadiendo grupos metilo a las bases.
• La metilación es realizada por enzimas específicas llamadas metilasas.
• La metilación modifica las citosinas y adeninas específicas, formando metilcitosinas y metiladeninas.
• En la metilación, las bases rotan hacia fuera de la doble hélice de ADN e interaccionan con el centro catalítico de la enzima.
• La metilación se realiza en ambas cadenas del ADN, en las bases complementarias, y es heredable.