replicacion del ADN

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REPLICACION DEL ADN WILLIAM BENJAMIN RUIZ CHANG MAGISTER EN BIOQUÍMICA

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REPLICACION DEL ADN UPAO

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  • REPLICACION DEL ADNWILLIAM BENJAMIN RUIZ CHANGMAGISTER EN BIOQUMICA

  • La replicacin es el proceso mediante el cual, a partir de una molcula de DNA doble hlice, se sintetizan dos molculas idnticas. Tiene lugar cada vez que se divide una clula, ya que las dos clulas hijas han de tener exactamente, la misma dotacin gentica que la progenitora.REPLICACION DEL DNACARACTERISTICASEs SemiconservativaEs BidireccionalEs SemidiscontinuaEs AsincronicaEs monofocal en procariotas y multifocal en eucariotasRequiere de CebadoresOcurre en el perodo S.

  • Es Semiconservativa A partir de la doble hlice de una molcula de DNA se originan dos molculas de DNA, ambas compuestas por una cadena original (preexistente) y una cadena nueva (recin sintetizada). Es decir, que las dos cadenas de la molcula progenitora se separan y sirven cada una de molde para la sntesis de una nueva cadena hija complementaria, siguiendo la regla normal de apareamiento.

    AANucletidosMolcula parentalde DNAAmbas cadenas parentales Sirven como moldeDos molculas de DNAhijas idnticas

  • Origen dereplicacinOrigen dereplicacinOrigen dereplicacinCadena parentalCadena hijaBurbuja dereplicacinDos molculas de DNA hijasEs Bidireccional Al abrirse la doble hlice se forma una estructura llamada burbuja de replicacin, cuyo tamao aumenta a medida que avanza la separacin de las dos cadenas de DNA, evento que se produce en forma simultnea en los 2 extremos de la burbuja. Cada burbuja, tiene dos horquillas de replicacin que a partir de ese punto de origen comn avanzan en ambas direcciones opuestas

  • Es AsimtricaLa cadena hija que adopta como molde a la cadena progenitora que corre en direccin 35 se sintetiza en forma continua, al crecer en direccin 53, y se denomina cadena adelantada (leading strand). La otra cadena hija, cuyo molde es la cadena del DNA progenitora que corre en direccin 53 es sintetizada de un modo singular, ya que para poder crecer en esa direccin debe sintetizarse en direccin opuesta al avance de la horquilla de replicacin. El problema se supera haciendo de que la sntesis sea discontinua, lo cual significa que la nueva cadena se sintetiza de a pequeos fragmentos y se le llama cadena retrasada (lagging strand).

  • La sntesis de la cadena retrasada se lleva a cabo en la direccin opuesta a la del movimiento de la horquilla de crecimiento, a partir de una serie de iniciadores de RNA cortos formados por la primasa en mltiples sitios de la segunda cadena molde. Los segmentos resultantes de RNA ms DNA se conocen como fragmentos de Okasaki.

  • La Replicacin es Multifocal en EucariotasEn eucariotas, para poder llevar a cabo la replicacin en un tiempo razonable, ha de ser multifocal, es decir, empezar por muchos puntos a la vez. Se ha comprobado que en el DNA de clulas de mamferos existen cerca de 50 000 a 100 000 replicones. En cambio la replicacin del DNA bacteriano es monofocal, es decir, existe un slo origen de replicacin.

  • Requiere de Cebadores

    Para empezar la sntesis de DNA se requiere una cadena de nucletidos para agregarle un nuevo nucletido. Cada fragmento de Okazaki se inicia con un RNA cebador primer (~10 bases de largo).Ocurre en Fase S del ciclo celular. La replicacin del DNA ocurre con alta fidelidad dentro de un perodo de tiempo determinado en forma precisa dentro del ciclo celular. Sntesis de DNA = replicacin

  • EN PROCARIOTAS

    DNA Helicasa.Protenas SSB (Single- Strand binding). Topoisomerasas I y IIRNA primasa. DNA Polimerasas (DNA Pol) I, II y IIIPirofosfatasa.DNA Ligasa DNA molde o templateCebadoresLos 4 desoxirribonucletidos trifosfato: (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)Mg++Abrazadera

    REQUERIMIENTOS DE LA REPLICACIONEN EUCARIOTAS DNA Helicasa.Protenas SSB (Single- Strand binding). Topoisomerasas I y IIRNA primasa. DNA Polimerasas (DNA Pol) ,, , , Pirofosfatasa.DNA Ligasa DNA molde o templateCebadoresLos 4 desoxirribonucletidos trifosfato: (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) Mg++PCNA (Proliferating cell nuclear antigen)ORC (origin recognition complex)Nucleasa reparadora

  • DNA POLIMERASAS (DNA Pol)La DNA Polimerasa, agrega un nucletido al extremo 3 de la cadena de DNA en crecimiento y forma un enlace fosfodister entre este extremo y el grupo 5-fosfato de nucletido entrante.El nucletido trifosfato entrante provee la energa necesaria para esta reaccin por la hidrlisis de los dos fosfatos terminales (PPi).Este pirofosfato es luego hidrolizado a fosfato inorgnico (Pi), lo cual permite que la reaccin de polimerizacin sea irreversible.

  • DNA HELICASAS Y PROTENAS SSB. Una helicasa y las protenas de unin a las monocadenas (SSB) trabajan para desenrollar y mantener las cadenas de DNA separadas antes del avance de la horquilla de replicacinLas helicasas son una clase de enzimas capaces de desplazarse a lo largo del DNA utilizando la energa de la hidrlisis del ATP, para separar las cadenas. Las protenas SSB mantienen las cadenas separadas

  • Topoisomerasas Las Topoisomerasas tipo I relajan el DNA (hacen desaparecer regiones superenrolladas) por corte y cierre de una cadena del DNA.

  • ETAPAS DE LA REPLICACIONINICIACIONReconocimiento de orgenes de replicacinSeparacin de hebraPosicionamiento de maquinaria de replicacin

    ELONGACIONCrecimiento bidireccional de la horquilla de replicacinReplicacin semiconservativa, semidoscontinua, coordinada.

    TERMINACIONReconocimiento de seales de terminacinDesensamble de replisomas

  • 1) INICIACIONLa sntesis del DNA se inicia en regiones especiales llamadas orgenes de replicacin.Los orgenes de replicacin tpicamente contienen mltiples secuencias repetidas cortas. Estos segmentos de DNA singulares son reconocidos por protenas multimricas que se unen al origen y, a su vez, reclutan hacia ste otras enzimas de la replicacin.

  • La iniciacin de la replicacin del DNA en E. coli, se produce por la unin de la protena dnaA al nico origen de replicacin (oriC), seguida por la fijacin de la DnaB, una helicasa que disocia el DNA a la altura de la horquilla. La asociacin de la primasa (dnaG) a este complejo forma un primosoma. Tras la sntesis del iniciador la primasa se separa.

  • 2) ALARGAMIENTO DE LAS CADENAS:

    Una vez que el origen de replicacin se ha formado, el alargamiento para formar la cadena adelantada progresa sin mayor dificultad.Una primasa se une a un sitio adyacente a la helicasa en el segmento monocatenario del molde de la cadena retrasada e inicia la sntesis de otro iniciador de RNA, el mismo que la polimerasa procede a alargar para formar otro fragmento de Okasaki.El ncleo polimersico que sintetiza la cadena adelantada se desplaza, junto con su abrazadera de subunidad (estabiliza a la DNA poli), a lo largo de su molde en la direccin del movimiento de la horquilla, y as alarga la cadena.

  • Una vez que los cebadores de la cadena retrasada han sido elongados por la DNAP III, ellos son removidos y se rellena dichos espacios por la DNAP I. La enzima tiene actividad polimerasa 53, 3 5 exonucleasa (proofreading) en una sola cadena polipeptdica. La exonucleasa 53 remueve los cebadores, mientras que la polimerasa funciona simultnea-mente llenando los espacios con DNA por elongacin del extremo 3 del fragmento de Okasaki adyacente. El enlace fosfodister final entre los fragmentos es catalizado por la DNA ligasa

  • 3) TERMINACIN

    La replicacin finaliza cuando una horquilla de replicacin se encuentra con el otro lado del cromosoma circular en el lugar de terminacin, la regin ter ( ). La regin ter est formada por un par de secuencias ter de repeticiones invertidas.Cada secuencia ter evita una progresin posterior de una de las horquillas de replicacin cuando se une una protena de unin ter (TBP) de 26 KDa.Las dos molculas hijas de DNA se separan porque acta una topoisomerasa de tipo II.

  • LA DNA POLIMERASA HACE UNA LECTURA DE PRUEBA (PROOFREADING)Muchos errores de copiado que se producen durante la replicacin del DNA son corregidos por la funcin de lectura de prueba de la DNA Polimerasa, que pueden reconocer bases errneas (mal apareadas) en el extremo 3 de la cadena en crecimiento y luego extraerlas por medio de una actividad inherente de exonucleasa 3 5.

  • DNA POLIMERASAS EUCARIOTICAS: , , , y .Las enzimas son similares a aquellas involucradas en la replicacin del DNA bacteriano. La DNA topoisomerasa II est involucrada en aliviar superenrollamientos positivos en el DNA, mientras que la helicasa desenrolla las dos cadenas.LA DNA Pol- tiene baja procesividad y una primasa asociada y carece de actividad exonucleasa. Est involucrada en la sntesis de la cadena retrasada. Es fuertmente inhibida por afidicolina (fuerte tambin para y )DNA Pol tiene alta procesividad en presencia de PCNA (tiene una funcin homloga a la subunidad de Pol III de E. coli ) y no tiene asociada una primasa, sugiriendo que replica la cadena lder eucaritica.DNA Pol es encontrada en la mitocondria y replica su DNA.DNA Pol y tienen buena procesividad y estn involucradas en la reparacin del DNA.

  • La capacidad para sintetizar largo DNA es conferido a la DNA Pol- por el antgeno nuclear de clulas en proliferacin (PCNA), de funcion semajante a la abrazadera . El PCNA est formado por 3 subunidades monomricas que forman un aro que se une a la polimerasa y no al DNA para impedir desprendimiento de la enzima ms no su deslizamiento.Los cebadores son eliminados por una nucleasa reparadora y su lugar lo ocupa una pieza equivalente de DNA. El proceso culmina al actuar la DNA ligasa.

  • QU SON LOS TELMEROS?Estn localizados en los extremos de los cromosomasSin los telmeros, los cromosomas son inestables y pueden combinarse con otros cromosomas para formar cromosoma dicntricos o anillosProtegen al cromosoma de la degradacin.Permiten la replicacin completa de cada cromosomaTienen unas 6-10 kilobases, y consisten de unas 250 1500 repeticiones de una secuencia rica en G, en los vertebrados es TTAGGGAade unidades sencillas de la repeticin a los extremos de los telmeros previniendo el acortamiento de los cromosomasContiene un molde de ARN que sirve para sintetizar el ADN.

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