REPLICACIÓN La importancia de la del ADN en la medicina Propiedades generales del proceso de Biosíntesis del ADN El mecanismo de la La maquinaria de la La Replicación en Eucariotas Telómeros y Telomerasas Transcriptasas Reversas mitosis meiosis mitosis La del material genético es esencial a la vida Errores en la son el origen de las enfermedades hereditarias Errores en la son causa primaria de canceres Existen patologías por incapacidad de reparar errores cometidos en la Los patógenos tambien replican. Entender estos procesos permite establecer terapias especificas Muchos antibioticos inhiben la de microorganismos 1 2 Tres posibles modelos de El experimento de Meselson y Stahl La es semiconservativa Cada hebra se usa como molde para sintetizar otra Los nucleótidos se unen por complementariedad Se sintetiza una cadena nueva a partir de cada hebra vieja Se respeta la disposición antiparalela de las hebras 3 4
Direccionalidad de la Origenes,, burbujas y horquillas de La se inicia en sitios particulares (orígenes de ) Cada origen define un replicón (unidad de independiente) A partir de cada origen la avanza bidireccionalmente Se forma una burbuja de formada por dos horquillas que avanzan en direcciones opuestas horquilla 1 horquilla 2 5 6 Replicación de ADN circular y lineal Replicones simples o múltiples 1. Theta Cromosoma bacteriano 3. Lineal Cromosoma eucariota 2. Círculo rodante Bacteriófagos 7 8
Reacción de Síntesis La es semidiscontinua Todas las polimerasas catalizan la elongación de cadena in dirección 5 3 Las dos hebras están orientadas en dirección antiparalela Solo una hebra avanza continuamente leyendo una hebra molde en dirección 3 5 La hebra complementaria se debe sintetizar en fragmentos discontinuos En la síntesis de la nueva cadena se generan: enlaces fosfodiester (covalentes) puentes de H entre las bases complementarias 9 La síntesis ocurre en dirección 5 3 10 La hebra retrasada se sintetiza en fragmentos de Okazaki La es semidiscontinua 11 12
La es un proceso complejo Señales: Ori C Ter Enzimas principales: ADN polimerasas Primasas Ligasas Helicasas Topoisomerasas El mecanismo de la INICIACION Reconocimiento de origenes de separación de hebras Posicionamiento de maquinaria transcripcional ELONGACION Crecimiento bidireccional de las horquillas de Replicación semiconservativa, semidiscontinua, coordinada TERMINACION Reconocimiento de señales de terminación Desensamble de replisomas Mapa de genes involucrados con la y reparación en E. coli 13 14 Inicio de la en procariotas: Separacíon de las hebras Proteína DnaA Ensamblaje del replisoma Repetidos 13 pb ricos en AT Repetidos 9 pb Proteína DnaA se une a AND superenrrollado en OriC. Genera tensión disociando repetidos adyacentes La helicasa comienza disociación de hebras Se asocian proteínas de unión a cadena simple 15 16
Elongación Resolución de la en la hebra retardada 17 18 Terminación Secuencias terminadoras Retienen las horquillas de Contienen secuencias que facilitan la decatenación y separación de los cromosomas resultantes Requieren elementos de terminación particulares ADN Polimerasa I ACTIVIDAD POLIMERASA Kornbnberg, 1957 Necesita Mg como cofactor La energía es provista por la liberación de PPi El ADN actúa como molde Necesita un cebador que ofrezca un exrtremo 3 OH libre para agregar nucleótidos La elongación ocurre en dirección 5 3 19 20
ADN Polimerasa I ACTIVIDAD EXONUCLEASA 3 5 Proofreading corrección de síntesis FIDELIDAD DE LA REPLICACIÓN Esta dada por la actividad exonucleasa 3 5 Requerimiento de primers Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos Implica la imposibilidad de en dirección 3 5. 5 3 Nick Translation reemplazo de cebadores 21 22 ADN Polimerasa III La DNA Pol III es la enzima principal en la Multimérica, con varias subunidades??? 3 5 exonucleasa core El anillo corredizo y la procesividad El core de DNA Pol III es poco procesivo El anillo corredizo asegura una muy alta procesividad Pol C: polimerasa dimerización Anillo corredizo clamp loader (cargador del anillo) 23 24
Avance de la horquilla de Coordinación de hebras La DNA Pol III funciona como dímero Las hebras crecen de modo coordinado, avanzando en la dirección de la horquilla 25 26 27 28
ADN polimerasas procariotas Primasa: : síntesis del cebador Polimerasas Características Subunidades Peso Molecular I 1 103.000 II >4 88.000 III >10 830.000 Exonucleasa 3 5 Exonucleasa 5 3 Vel.Polimerización (nt/seg) Procesividad (*) si si 1620 3200 si no 40 1.500 si no 2501.000 >500.000 * Nucleótidos incororados antes de disociarse del ADN Las DNA Polimerasas son enzimas elongadoras Necesitan un cebador 3 OH 29 30 Helicasa: : Separación de las hebras de ADN Girasa (topoisomerasa II ) Eliminación de tensión durante la QUINOLONAS (ácido nalidíxico) Se une a la subunidad A de la DNA girasa (topoisomerasa) espectro: Grampositivos e infecciones urinarias 31 32
Resolución de los cromosomas duplicados ADN Polimerasas Eucariotas alfa delta Beta epsilon gama Localización nuclear nuclear nuclear nuclear mitocondrial Función retardada Cebado continua reparación reparación? Funcíón similar en E.coli DNA Pol I DNA Pol III DNA Pol II Polimerización 5 3 Exonucleasa 3 5 Asociada a DNA primasa Acepta primer de ARN Acepta primer de ADN Sensible a afidicolina? 33 34 La en los eucariotas es similar a la bacteriana La en los eucariotas es similar a la bacteriana Reconocimiento de origenes y unión de helicasa (antigeno T) La helicasa comienza la disociación de hebras Se asocian proteínas de unión a cadena simple que mantienen las hebras en condiciones para la replicacion (RPA) Se une un complejo formado por la primasa y polimerasa α, y se sintetiza el cebador La unión de PCNA (proteína tipo anillo corredizo) desplaza a la polimerasa α y recluta a la polimerasa δ que continua la sintesis de la hebra continua Se une el complejo formado por la primasa y polimerasa α, a la hebra retardada, se sintetiza el cebador Se une la proteína RFC a la he bra retardada y la polimerasa α procede a la síntesis de los fragmentos de Okazaki Se une la proteína RFC y comienza la síntesis por la polimerasa α 35 36
La horquilla de eucariota El problema de replicar los extremos de moléculas de ADN lineales Como se inicia la en el extremo 5? 37 38 Replicación en los telómeros Telomerasa REPLICACIÓN DE LA CROMATINA Enzima que cataliza la síntesis de los extremos Ribozima que contiene una molécula de ARN que sirve como molde El ARN guía la adición de los nucleótidos correctos Niveles variables de actividad de la telomerasa regulan la división celular y el envejecimiento 39 40