REPLICACIÓN DNA
Dogma central biología molecular
BIOMOLÉCULAS – ÁCIDOS NUCLEICOS
BIOMOLÉCULAS – ÁCIDOS NUCLEICOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
Formados de bases nitrogenadas púricas (Adenina, Guanina)
Y bases nitrogenadas pirimídicas (citosina, uracilo, timina)
ADN A T G C
ARN A U G C
Nucleósidos trifosfatados: Base nitrogenada enlazada a carbohidrato en Cα
Grupo PO4 en C5
POLINUCLEÓTIDOS Se polimeriza por enlace nucleotídico
ENLACE NUCLEOTIDICO C3 de grupo –OH del azúcar se enlaza a PO4
(enlace fosfodiéster) de la posición C5
ÁCIDOS NUCLEICOS
ADN Doble cadena estabilizada por H-H entre bases
A== T G= C (HEBRA PESADA)
ARN Cadena sencilla
Curvea sobre sí mismo Generado por apareamiento de bases
Estructura secundaria
_
Fisión binaria
Anillo FtsZ
Sistema Min
REPLICACIÓN DNA
Estudios en E. coli
Inicio replicación en sitio específico OriC (cromosoma origen replicación)
Termina en sitio terminación TerC
Bidireccional replicacion bidireccional
Dirección 5’ 3’
Son ANTIPARALELAS
Hebra líder
Hebra rezagada
estructura theta (θ)
REPLICACIÓN DNA / COMPLEJO INICIO
Requiere separación doble hebra
Requiere relajar, destorcer DNA
MEDIADO POR PROTEÍNAS REGULADORAS (FACTORES)
REPLICACIÓN DNA / COMPLEJO INICIO
DNA A Regulador positivo de replicación
Sensa biodisponibilidad de nutrientes y masa crítica celular
Requiere activarse energéticamente: DNAA - ATP
Enlace en sitio especial en OriC llamada CAJA DNAA
Formación complejo DNAA-OriC
DNA B Helicasa (Topoisomerasa)
Enzima desenrolladora, relajadora DNA
DNA C Factor carga (loading)
Ayuda enlazar helicasa DNA
HU Histona de unión
Inicio desenrollamiento en región rica A=T; secuencia 13 bp
Proteínas de unión a hebra sencilla (SSP’s): Evitan enrollamiento
R
E
P
L
I
S
O
M
A
inicio
horquilla de replicación
DNA polimerasa III
REPLICACIÓN DNA / ELONGACIÓN
Elongación 1,000 nucleótidos / seg
Frecuencia error 1 / 10 billones
8 MILLONES PÁGINAS TEXTO SIN ERROR
Tarda 40 min / 37°C
DNAB (helicasa) Necesita energía ATP para desenrollar
SSP’s ayudan a separación
REPLISOMA avanza
DNA lejos horquilla rota debida a desenrollamiento
(superenrollamiento positivo)
DNA girasa (topoisomerasa II) contrarresta superenrollamiento positivo
Induce torciones negativas (gira en dirección contraria)
Rompe tuerce y sella
DNA polimerasa III Inicia replicación en hebra líder
REPLICACIÓN DNA / ELONGACIÓN
REPLICACIÓN EN HEBRA REZAGADA
Inicio con RNA polimerasa (RNAP o DNAG primasa)
FUNCIÓN:
DNA pol III necesita primer de RNA con 10 nucleótidos longitud
SOLO EN HEBRA REZAGADA
RNAP o DNAG primasa se encarga de sintetizar este primer
POLIMERIZA HACIA ATRÁS
Genera FRAGMENTOS OKASAKI (1,000 bp; 5’ 3’)
SÍNTESIS DISCONTINUA
Fragmentos Okasaki se unen por DNA ligasa
DNA polimerasa III se sitúa en ambas horquillas como 2 multisubunidades
Sintetiza 1 de las 2 hebras
Otros tipos de polimerasas
• Pol I: Reparación de DNA; tiene actividad 5'->3', y actividad de exonucleasa 3'->5‘ (proofreading), y actividad exonucleasa 5'->3' (remoción del RNA primer).
• Pol II: Reparación de DNA dañado; posee actividad exonucleasa 3'->5'.
• Pol III: Principal polimerasa en bacterias (responsable de elongación); tiene actividad de exonucleasa 3'->5' (proofreading).
otras polimerasas
• Pol IV: polimerasa de la familia Y.
• Pol V: polimerasa de la familia Y; participa en traspasar DNA dañado.
– Altamente fiel en reconocer dimeros TT y reparar daño
– Se sintetiza en respuesta SOS
– Se forma un MUTASOMA se ubicará próximo al daño donde está el dímero TT
– Complejo formado por:
pol V +RecA+SSB+β/γ
REPLICACIÓN DNA / TERMINACIÓN
Replicación continúa hasta encontrar
secuencia Ter
2 grupos T1 y T2
T1 bloquea replisoma contrareloj
T2 bloque replisoma a favor reloj
estructura theta (θ)
REPLICACIÓN DNA / TERMINACIÓN
Proteína Tus:
Ayuda a separación replisoma
Enlace a secuencia Ter
Inhibe la DNAB helicasa
Libera replisoma
REPLICACIÓN DNA / PROTECCIÓN
2 FORMAS PROTECCIÓN
a) Autoprotección: Endonucleasas restricción
Reconoce secuencia específica en DNA (sitio reconocimiento)
Endonucleasas de restricción
REPLICACIÓN DNA / PROTECCIÓN
Ejemplos enzimas restricción:
EcoR1 G↓A A T T C Mbo I ↓ G A T C
C T T A A↑ G C T A G ↑
Hind III A↓ A G C T T Hae III G G ↓ C C
T T C G A↑ A C C ↑ G G
Hpa I G T T ↓ A A C
C A A ↑ T T G
Hha I G C G ↓ C
C ↑ G C G
REPLICACIÓN DNA / PROTECCIÓN
b) Autoprotección por metilación
Catalizado por metilasas
Metilación de Adenina
Citosina
ENZIMAS RESTRICCIÓN Y METILACIÓN
PROCESO COORDINADO
ENZIMA RESTRICCIÓN CORTA
METILASA INSERTA GRUPOS METILO
REPLICACIÓN DNA / EMPAQUETAMIENTO
En E. coli DNA altamente empacado
Presencia de dominios físicos (30 a 200)
Horquillas compactas superenrolladas
Estructura tipo flor
EMPAQUETAMIENTO
Necesita ATP
a) PROTEÍNAS SMC (structural maintenance of chromosome)
Son ATPasas
Proteínas con hebras antiparalelas
Enlazan DNA en ambos extremos
En medio poseen BISAGRA , enlazan ambos brazos y los pasa por
bisagras
Regiones lejanas en DNA quedan mas próximas
SMC proteins
Hirano Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 311–322 (May 2006) | doi:10.1038/nrm1909
REPLICACIÓN DNA / EMPAQUETAMIENTO
b) Unión de proteínas básicas asociadas al nucleoide
HU
HNS
Fis
c) Secuencias REP (secuencia palindrómicas extragénicas)
38 bp palindrómicas
Definen dominios
REPARACIÓN ERRORES
MUTACIONES
Principalmente debida a errores en inserción bases
1 / 10 billones frecuencia error
FIDELIDAD DEBIDA A
A) Apareamiento bases
B) Polimerasa I y Polimerasa III
Actividad lectura prueba (proofreading)
Exonucleasa
Si no inserta correcta Pausa y retrocede Remueve base
errónea
INSERTA
CORRECTA
REPARACIÓN ERRORES
C) Sistema MMR (mismatch repair sistem; sistema reparación errores metilados)
DNA recién sintetizado no metilado
DNA “mas viejo” metilado
Proteínas Mut
Reconocen bases mal
insertadas YA METILADAS
Las cortan
y se insertan las correctas
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