Replicación del ADN PDF

Tema 7b REPLICACIÓN DEL ADN Internal use  DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR 2 Internal use  TERMINOLOGÍA Gen → segmento de ADN (o, en muy pocos casos, de ARN) que codifica la información requerida para la síntesis de un...

Tema 7b REPLICACIÓN DEL ADN Internal use  DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR 2 Internal use  TERMINOLOGÍA Gen → segmento de ADN (o, en muy pocos casos, de ARN) que codifica la información requerida para la síntesis de un producto biológico funcional: Proteína ARN Gen eucariota → Estructura compleja → Posee dos tipos de secuencias: Intrones → no codificantes codificantes Exones → codificantes 3 Internal use  REPLICACIÓN DEL ADN  Características principales de la síntesis de ADN:  Es semiconservativa  La zona donde comienza se llama punto de origen  Avanza de forma bidireccional  Progresa en dirección 5´ → 3´  Es semidiscontinua  Muchas enzimas implicadas 4 Internal use  REPLICACIÓN DEL ADN  Cada cadena servirá de molde para formar la cadena hermana  Mecanismo básicamente idéntico en todos los organismos 5 Internal use  La replicación es semiconservativa Cada dúplex nuevo estará formado por una cadena vieja (molde) y otra Uno de los dúplex conserva de nueva síntesis. Los dos dúplex nuevos dos cadenas viejas y el otro Propuesta por Watson y Crick en contienen fragmentos de las dúplex contiene dos cadenas 1953, confirmada en 1957 por cadenas viejas y nuevas de nuevas Meselson y Stahl. forma dispersa 6 Internal use  La replicación comienza en un punto: Origen de Replicación lazo Origen de replicación Punto único en procariotas Ambas hebras se replican al mismo tiempo Internal use  En eucariotas varios orígenes de 8 replicación Internal use  La replicación es bidireccional NO!!! SI Horquilla de replicación  activa en ambos extremos del lazo 9 Internal use  La replicación progresa en dirección 5´→ 3´ Hebra conductora Síntesis en la misma dirección a la dirección del movimiento de la o continua horquilla De pocos cientos a pocos miles de nucleótidos Síntesis en dirección opuesta Hebra retardada o a la dirección del movimiento discontinua de la horquilla 1 Internal use 0  ADN polimerasa I: elongación de una cadena de ADN Cadena molde Cadena de ADN en crecimiento Ataque nucleófilo del extremo 3´OH sobre el fósforo α del dNTP entrante Hidrólisis posterior por la pirofosfatasa Favorece la reacción 1 Internal use 1  Necesidad de un cebador o primer  La polimerasa no es capaz de incorporar el primer nucleótido  Cebador o primer → oligonucleótido de ARN  sintetizado por la enzima primasa  proporciona extremo 3´OH a la polimerasa  Procesividad → número de nucleótidos que es capaz de añadir la polimerasa antes de disociarse 1 Internal use 2  Errores en el apareamiento Gran fidelidad de la polimerasa → 1 error de cada 104 ó 105 nucleótidos incorporados Geometría de los pares de bases incorrectos es muy diferente a la de los pares de bases A-T y G- C. Formas tautoméricas enol e imino → 1 apareamientos erróneos. Internal use 3  Corrección de errores  ADN polimerasa I → 2 centros activos distinto Centro activo de la ADN polimerasa La actividad exonucleasa se localiza por delante de la actividad polimerasa en el Centro activo de la desplazamiento de la E a lo largo exonucleasa 3´ → 5´ del ADN  Ej. de corrección de errores por la actividad exonucleasa 3’→5’ Una forma tautomérica imino de la citosina se aparea con A y se incorpora a la cadena en crecimiento 1 Internal use 4  Antes de que la polimerasa se desplace, la citosina se tautomeriza de nuevo a su forma amino normal Ahora el par de bases está incorrectamente apareado El apareamiento incorrecto bloquea la elongación La ADN polimerasa se desliza hacia atrás para colocar la base incorrecta en el sitio activo de la exonucleasa 1 Internal use 5   La actividad exonucleasa rompe el enlace fosfodiéster y elimina el nucleótido incorrecto  Prosigue la polimerización  el error desciende a 10-6 -10-8 1 Internal use 6  E. coli tiene 5 polimerasas * Nombre del gen estructural. Para enzimas con más de 1 subunidad es el que codifica la actividad polimerizante. dnaE es el nombre anterior del actual polC. † Se refiere solo a la subunidad polimerizante. ADN pol II y ADN pol III comparten 6 subunidades  ADN polimerasa I → funciones de limpieza en la replicación, recombinación y reparación  ADN polimerasa II → implicada en un tipo de reparación  ADN polimerasa III → enzima principal de la replicación 1  ADN polimerasa IV y V → implicadas en reparaciones Internal use 7  Actividad exonucleasa 5´→ 3´ de la ADN pol I: TRASLADO DE LA MELLA O CORTE Fragmento de ADN o ARN a reemplazar  Polimerización en extremo 3´OH (actividad polimerasa)  Degradación en extremo 5´P (actividad exonucleasa 5´→ 3´) El corte o mella se traslada  La polimerasa se disocia. La mella queda a la espera de que otro enzima la selle. 1 Internal use 8  ADN polimerasa III de E. coli A = amplejo ! molecucton DNA pol I · muches pero. O NÚCLEO DE POLIMERASA COMPLEJO DE CARGA DE LA ABRAZADERA (COMPLEJO γ) Ltracrecra  El “complejo de carga de la abrazadera” o “complejo γ” carga las subunidades β en la hebra rezagada en cada fragmento de Okazaki. 1 Internal use 9  ADN polimerasa III de E. coli Tenemos NÚCLEO DE POLIMERASA NÚCLEO DE POLIMERASA núcle unido aciz manheno libra esto cada ~ ve ABRAZADERA β ABRAZADERA β ABRAZADERA β (abierta) Complejo de carga de la abrazadera: une dos núcleos de polimerasa forman anillo = Abrazaderas β (dímeros de subunidades β): impiden disociación de 2 la polimerasa → aumenta procesividad Internal use 0 entonces  ADN polimerasa III de E. coli Ab card esabrumad / Abrazaderas β: estructura dimérica circular que rodea el ADN. Se desliza a lo largo del ADN 2 Internal use 1  ENZIMAS Y FACTORES PROTEICOS DE LA REPLICACIÓN arpo de = replicación REPLISOMA (sistema ADN replicasa): conjunto de enzimas y proteínas que participan en la replicación O PROTEÍNA FUNCIÓN POLIMERASA Polimerización y corrección de errores - HELICASA Separación de cadenas, rotura de puentes de H, gasto draß ej de ATP = endegénico momentaneat TOPOISOMERASA Rompe Lsuperenrollamientos, eliminan tensiones en el ADN X SSBs (proteínas de unión al Estabiliza las cadenas separadas teniendolas separadas , para ADN) ↑ no se viera PRIMASA Sintetiza primers o cebadores 1 mol. = AN) LIGASA Sella cortes o “mellas” E fragmentos Orazaki 2 Internal use 2  REPLICACIÓN DEL CROMOSOMA DE E. coli pocariotas - Abr circular on un Único origen de replicación (= Oric) encantotas- ADN lineal  3 Fases de on varios origenes replicación Diferentes reacciones y enzimas implicadas  INICIACIÓN  ELONGACIÓN  TERMINACIÓN 2 Internal use 3  INICIACIÓN PROCARIOTAS  Estructura del origen de replicación de E. coli oriC 245 pb - Posee secuencias consenso muy conservadas evolutivamente & pered w adquiera manhere 3 repeticiones en tandem de zona Zona DUE Sitios R Arrepente (DNA unwinding unión a DnaA Mandenay Sitios I Sitios IHF y FIS en laca element) Orih unión a DnaA unión a factores que a estimulan iniciación Zona de ADN DnaA es una proteína pero nos quedamos on “relajante” clave en el proceso de DNA inicio de la replicación 2 Internal use 4  INICIACIÓN PROCARIOTAS PROTEÍNAS QUE PARTICIPAN EN EL INICIO DE LA REPLICACIÓN 9 relaja , rompe la zona DOE , la habre Y D Notan importante of draA coloca lebado a , y e = estabilizado a do Encoli. 2 Internal use meblación A Denina 5  INICIACIÓN PROCARIOTAS 3. DnaC-ATP ayuda a DnaB (helicasa) a unirse al ADN: apertura de anillo hexamérico de DnaB 1. Ocho moléculas de 2. Desnaturalización del 4. Unión de 2 helicasas en DnaA unidas a ATP se ADN en zona DUE hebras desnaturalizadas unen a zonas R e I de 2 oriC Internal use 6  INICIACIÓN PROCARIOTAS Elimina los superenrollamientos Sintetiza los primers, PRIMOSOMA después se suelta Estabilizan las hebras sencillas Avanza dirección 5’→3’ separando las dos hebras  Única etapa regulada  Lenta hidrólisis del ATP por proteína DnaA → forma activa (ATP)/inactiva (ADP) por Metilación del ADN de oriC por la metilasa Dam = principal 2 par  Interacción con la membrana plasmática. Internal use 7  Regulación de la Iniciación PROCARIOTAS Metilación Dam metilasa: metila ADN Palndromo! en N6 de A de sec 5´GATC3´ Tras replicación, hebra nueva todavía no ha sido metilada (esto dura un intervalo de tiempo corto, suficiente para llevar a cabo reparación). Cadena nueva sin metilar 2 Cadena molde metilada Internal use 8  Regulación de la Iniciación PROCARIOTAS Metilación ininciación !! solo Tras unos pocos minutos Dam metilasa metila ADN en cadena nueva Ambas hebras están metiladas 2 Internal use 9  ELONGACIÓN PROCARIOTAS  La ADN polimerasa III añade desoxirribonucleótidos al cebador o primer Hebra conductora: síntesis continua nce nik fragmentoenes a acciones : pot I. Hebra rezagada: fragmentos de Okazaki síntesis discontinua en Varios -fragmento primers en A 3 hebra rezagada Internal use 0  ELONGACIÓN PROCARIOTAS DIRECCIÓN DE AVANCE DE LA HORQUILLA DE REPLICACIÓN DIRECCIÓN DE SÍNTESIS DE LA HEBRA REZAGADA  Un único dímero de ADN polimerasa III sintetiza ambas hebras a la vez. 3 Internal use 1  polmensa ELONGACIÓN PROCARIOTAS Azulparental 3 Un lazo en la hebra rezagada merca aproxima los dos puntos de = helicala ↑ I r pone para 5 au ester en el mismo sentido polimerización - Arw-Add fragmento Okazaki nucleoe amp e ARN polt hace reho transcripcion Cada núcleo de la polimerasa sintetiza una hebra distinta Dirección de síntesis de ADN El cebador del fragmento de enorgada power obendar Dirección de movimiento Okazaki anterior se aproxima a las pedazo Arn - del ADN parental para q sintetiza subunidades núcleo empieza El primosoma se forma de nuevo para la síntesis de un nuevo primer, una vez formado la primasa se disocia primer cebador o 3 disociad Internal use 2 primasa  ELONGACIÓN PROCARIOTAS Tras la síntesis del nuevo primer:  Abrazadera β del “complejo de carga” se aproxima al nuevo cebador/ primer  Posiciona al cebador y su molde en su interior lo encaja = Paralelamente:  Se completa la síntesis del fragmento de Okazaki 3 Internal use 3  ELONGACIÓN PROCARIOTAS Se disocian las abrazaderas β sinterizar el quetenuvaron de fragmento de Ohazaki Abrazadera desechada  La abrazadera beta que se acababa de unir al nuevo primer se asociará con la hebra nueva → síntesis de un nuevo fragmento de Okazaki 3 Internal use 4  ELONGACIÓN PROCARIOTAS telomeraza puede : activ rehotranserplaca pel I  Comienza la síntesis de un - exonuclea nuevo fragmento de Okazaki 5'-3'degrada Jag ArN. ARNa ligera al une fagmente = Nick Sintelisa ABN fragmente siguiente -  La abrazadera beta vieja se desecha. La siguiente abrazadera β ocupa su lugar. Tick Animación 3 Internal use 5  ELONGACIÓN PROCARIOTAS da complejo orga  La hidrólisis de 3 moléculas de ATP permite el cierre de la abrazadera β abierta gastos E muy importantes 3 Internal use 6  ELONGACIÓN PROCARIOTAS: etapa final ADN pol I elimina ribonucleótidos del cebador y los reemplaza por desoxirribonucleótidos (actividad ↑ exo- nucleasa 5´→ 3´)  TRASLADO DE LA ~ MELLA handado de "Nick" z =, cella mella Nick ADN ligasa sella la mella 3 Internal use 7  TERMINACIÓN PROCARIOTAS  Las dos horquillas se encuentran en una región terminal Parcula =  Múltiples copias de la secuencia Ter Erminación = sequencias  Unión a proteínas Tus → Complejo Tus-Ter → Detiene la horquilla de ferma ad replicación nacra  Evitan la sobrerreplicación Dos grupos de secuencia Ter con orientaciones opuestas 3 Internal use 8  TERMINACIÓN PROCARIOTAS  La replicación entre las horquillas deja los dos cromosomas circulares encadenados o catenados sequedan = unidos Corta transitoriamente las dos hebras de uno de los cromosomas 3 Internal use 9  REPLICACIÓN EN EUCARIOTAS = muches aración angenesd ADN eucariota: mayor tamaño y de organización más compleja (cromatina) Muchos orígenes de replicación ENSAMBLAJE DEL COMPLEJO PRE-REPLICATIVO Al origen de replicación se unen a diferentes ATPasas: -ORC: origin recognition complex -CDC6: cell division cycle (ATPasa análoga a DnaC)) se une OR) a -MCM: varias proteínas del mantenimiento, forman un complejo hexámero (MCM2 a MCM7) (análogas a DnaB) ↑ nelizasa -CDT1 requerida por complejo MCM2-7 a Hay unión entre todas las proteínas 4 0 Regulación: ciclinas y quinasas Internal use  REPLICACIÓN EN EUCARIOTAS: INICIO elongación Para iniciar : CDC6 y CDT1 se separan del complejo mediante hidrólisis de ATP ELONGACIÓN En eucariotas 50 nucleótidos/s = 1/20 de la velocidad de E. coli 4 Internal use 1  Polimerasas eucariotas & achvidad exorucensa añade 3 -51 primera & sintesis + inicia Corres + venificar & = hebra ontinua PCNA (antígeno nuclear de proliferación celular): equivalente a abrazadera beta 4 Internal use 2  EUCARIOTAS en cada alo de Hanse replica , TERMINACIÓN: Síntesis de telómeros en cada exhemos accorta ! 4 = envejecimiento por la telomeraza Internal use más 3 =, comos mayor menos funciona  Aciclovir: fármaco inhibidor de polimerasas Virus del herpes simplex Guanina unida a un anillo incompleto de ribosa inhive la polimerara Enza !  Inhibe replicación en varias etapas: Es sustrato de la timidina quinasa vírica que lo fosforila  El compuesto fosforilado es inhibidor competitivo de la polimerasa del herpes. Tiene mayor afinidad por polimerasa vírica que celular. Además, carece de extremo 3`OH → si se incorpora al ADN actúa como terminador. 4 Internal use 4