Dogma central biología molecular

Transcripción

1 REPLICACIÓN DNA

2 Dogma central biología molecular

3 BIOMOLÉCULAS ÁCIDOS NUCLEICOS

4 BIOMOLÉCULAS ÁCIDOS NUCLEICOS

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9 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 PO 4 en C5 POLINUCLEÓTIDOS Se polimeriza por enlace nucleotídico ENLACE NUCLEOTIDICO C3 de grupo OH del azúcar se enlaza a PO 4 (enlace fosfodiéster) de la posición C5

10 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

11 Fisión binaria

12 Anillo FtsZ

13 Sistema Min

14 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

15 estructura theta (θ)

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17 REPLICACIÓN DNA / COMPLEJO INICIO Requiere separación doble hebra Requiere relajar, destorcer DNA MEDIADO POR PROTEÍNAS REGULADORAS (FACTORES)

18 REPLICACIÓN DNA / COMPLEJO INICIO R E P L I S DNA A Regulador positivo de replicación Sensa biodisponibilidad de nutrientes y masa crítica celular Requiere activarse energéticamente: DNA A - ATP Enlace en sitio especial en OriC llamada CAJA DNA A Formación complejo DNA A -OriC DNA B Helicasa (Topoisomerasa) Enzima desenrolladora, relajadora DNA DNA C Factor carga (loading) Ayuda enlazar helicasa DNA O HU Histona de unión M Inicio desenrollamiento en región rica A=T; secuencia 13 bp A Proteínas de unión a hebra sencilla (SSP s): Evitan enrollamiento

19 inicio

20 horquilla de replicación

21 DNA polimerasa III

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23 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

24 REPLICACIÓN DNA / ELONGACIÓN REPLICACIÓN EN HEBRA REZAGADA Inicio con RNA polimerasa (RNA P o DNA G primasa) FUNCIÓN: DNA pol III necesita primer de RNA con 10 nucleótidos longitud SOLO EN HEBRA REZAGADA RNA P o DNA G 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

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28 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).

29 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

30 REPLICACIÓN DNA / TERMINACIÓN Replicación continúa hasta encontrar secuencia Ter 2 grupos T1 y T2 T1 bloquea replisoma contrareloj T2 bloque replisoma a favor reloj

31 estructura theta (θ)

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33 REPLICACIÓN DNA / TERMINACIÓN Proteína Tus: Ayuda a separación replisoma Enlace a secuencia Ter Inhibe la DNA B helicasa Libera replisoma

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35 REPLICACIÓN DNA / PROTECCIÓN 2 FORMAS PROTECCIÓN a) Autoprotección: Endonucleasas restricción Reconoce secuencia específica en DNA (sitio reconocimiento)

36 Endonucleasas de restricción

37 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

38 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

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40 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

41 SMC proteins

42 Hirano Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, (May 2006) doi: /nrm1909

43 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

44 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

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46 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