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TEMA 5.3 REPLICACIÓN DEL DNA

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TEMA 5.3

REPLICACIÓN DEL DNA

1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA REPLICACIÓN 2. LAS DNA POLIMERASAS

2.1. DNA polimerasas de E.coli 2.1.1. La DNApol I 2.1.2. La DNApol II 2.1.3. La DNApol III 2.2. DNA polimerasas eucariotas 3.3. Otras DNA polimerasas

3. ELEMENTOS PARTICIPANTES EN LA REPLICACIÓN 3.1. Sitios específicos de origen de la replicación 3.1. Actividad Primasa

3.2. Actividad DNA-ligasa

3.3. Actividad Helicasa, Topoisomerasa (girasa) y proteínas fijadoras de monohebra (SSB) 4. EL COMPLEJO DE REPLICACIÓN: MODELOS DE REPLICACIÓN.

4.1. E.coli como modelo básico de para replicación del DNA: modelo de lazo 4.1.1. Inicio y progresión de la síntesis de DNA

4.1.2. Terminación de la síntesis de DNA 4.2. Modelo de replicación de círculo rodante

5. LA REPLICACIÓN DEL DNA EN EUCARIOTAS

5.1. Papel de las DNApolimerasas eucarioticas 5.2. El origen de replicación en eucariotas

5.3. Replicación del DNA en el extremo de cromosomas lineales 5.3.1. Telomerasas eucariotas

(2)

El metabolismo del DNA comprende el proceso mediante

el cual se hacen copias ‘fieles’ de las moléculas de DNA

(REPLICACIÓN), junto a los procesos que afectan a la

estructura inherentes a la información

(reparación y recombinación)

Cada una de las cadenas es complementaria de la otra.

Cada cadena molde parental genera una cadena ‘hija’

cuya secuencia es predecible y complementaria

Necesidad de alto grado de precisión (los errores cometidos pueden tener funestas

consecuencias: el cambio es hereditario) y velocidad (moléculas de millones de bases)

Desafío: Separación de hebras en lugar determinado y soportar la tensión

(superenrollamiento que provoca)

Determinados procesos requieren ‘intercambio de material entre moléculas parentales’:

recombinación: generación de diversidad en secuencias de anticuerpos,

(3)

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA REPLICACIÓN

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´→3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

(4)

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´→3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

8).- Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki.

(5)
(6)

EXPERIMENTO DE MESELSON Y STAHL:

REPLICACIÓN

SEMICONSERVATIVA

Cultivo celular en medio pesado (15N)

(7)

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´→3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

8).- Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki.

(8)

- Sentido de la síntesis 5´→3´

El DNA es sintetizado por Enzimas DNA polimerasas

Precursores 5’-trifosfato de nucleótido y sólo pueden unirse al 3’-OH de la desoxiribosa

- Necesidad de Cebadores o Primers

(la DNApol los necesita para empezar a copiar) Sintetizados por Enzimas primasas: son AN (RNA) de 7-10 nucleótidos

(complementarios del extr. 3’ cadena DNA molde), comienzo de síntesis para DNApol

(9)

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´-3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

8).- Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA REPLICACIÓN

Una vez iniciada la replicación desde el origen, los genes codificados

se replican siempre en un orden determinado (uno tras otro),

NO al azar

Procesividad: nº medio de nucleótidos que son añadidos antes que

(10)

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´→3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

8).- Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA REPLICACIÓN

Los lazos de replicación siempre se originan en un punto único

denominado origen

(11)

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´→3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

8).- Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki.

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Replicación de un cromosoma circular: exp de timidina marcada con tritio (3H) E.coli

Replicación bidireccional: horquillas replicativas

El DNA bicatenario de las 2 hebras debe desenrollarse y separarse antes de ser replicado:

requiere la intervención de enzimas Helicasas y Topoisomerasas

Replicación evoluciona a ambos lados originando las burbujas u horquillas de replicación

Los dos extremos tienen replicación activa: bidireccional

(13)

1).- Complementariedad entre bases del DNA (DNA molde):

Chargaff.

2).- Carácter semiconservativo.

3).- Síntesis de replicación 5´→3´.

4).- Necesidad de Cebador o Primer: primasas.

5).- Carácter secuencial de la replicación a partir del origen:

procesividad de la DNApolimerasa.

6).- Origen fijo de replicación: replicones.

7).- Replicación bidireccional: horquillas replicativas.

8).- Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki.

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Replicación semidiscontinua: fragmentos de Okazaki

Okazaki (1968) (experimentos de Pulso y Caza)

Cadena continua o conductora (leading strand) síntesis transcurre en la misma dirección que el movimiento de la horquilla (y continua).

La otra cadena se sintetiza en fragmentos cortos ‘de Okazaki’ (cadena discontinua o rezagada “lagging strand”)

Fragmentos de Okazaki: -En E.coli de 1000 a 2000 nucleótidos -En eucariotas de 150-200 nucleótidos

Necesidad de Ligasas y Primasas

Hebra rezagada

Dirección del movimiento de la orquilla de replicación

Hebra

Conductora o líder

Las 2 cadenas DNA son antiparalelas y Las 2 son sintetizadas en la dirección 5’→3’

(15)

DNA-POLIMERASAS

Kornberg (1958): primera actividad DNApol

de E.coli: DNApol I

Existen más enzimas DNA pol ≠ en E. coli

DNApol II, DNApol III,

… (al menos 5 DNApol)

Reacción fundamental:

(dNMP)

n

+ dNTP

→ (dNMP)

n+1

+ PPi

La DNA polimerasa es una enzima que cataliza la síntesis de DNA a partir de desoxirribonucleótidos y de una molécula de DNA molde

(16)

DNA polimerasa:

requerimientos

Los 4 dNTPs como sustrato -Molécula de DNA molde (según reglas de apareamiento)

-Cebador: segmento de cadena (RNA complementario del molde) con extremo 3’-OH libre: extremo cebador o

(17)

Los puentes de hidrógeno especifican el apareamiento

y la geometría común entre bases complementarias.

El centro activo de la DNApol acomoda solamente pares de bases

con esa geometría

Medida in vitro indican error cada 104-105 nucleótidos

La tasa de error disminuye gracias a mecanismos enzimáticos adicionales

La replicación es muy precisa

E. Coli un error cada 109-1010 nucleótidos

(cromosoma de 4,6×106 pb)→ un error cada

(18)

Reparación mediada por actividad Exonucleasas de la DNApol I:

-Exonucleasa 3´→5´: “Comprobación de Lectura ó Corrección de pruebas”

(proof reading)

-Exonucleasa 5´→3´: “ Traslado de mella” (Nick translation)

Segunda comprobación, quita aquellos nucleótidos que por fallo de la propia actividad polimerasa se hallan mal apareados: corrige y la polimerasa ‘vuelve a empezar’.

Mejora la precisión en factor 102-103

En DNApol I actividades polimerización y corrección de pruebas en centros activos diferentes

Reparación de apareamientos incorrectos: quita aquellos nucleótidos que se hallan apareados por delante de la actividad polimerasa (RNA o DNA) Si existe una mella ‘nick’ en la cadena (enlace P cortado), lo desplaza en la dirección de avance de la polimerasa:

simultáneamente degrada 5´→3´ y reemplaza por actividad polimerasa

(19)

Exonucleasa 3´→5´: “Comprobación de Lectura

ó Corrección de pruebas”

Una base mal apareada impide la translocación

de la DNApol I al sitio siguiente.

Deslizándose hacia atrás el enzima corrige el error

con su actividad exonucleasa 3’→5’ y, a

continuación, remprende su actividad polimerasa

en la dirección 5’→3’

centros activos diferentes

(20)

ERROR

Exonucleasa 3’→5’:

“Comprobación de Lectura ó Corrección de pruebas”

(21)

Exonucleasa 3’→5’:

“Comprobación de Lectura ó Corrección de pruebas”

(proof reading)

(22)

Exonucleasa 5´→3´: “Traslado

de mella” (Nick translation)

Importantes en la reparación del DNA y

eliminación de cebadores de RNA

durante la replicación

La síntesis de DNA comienza en una mella

(fosfodiester con 3´-OH, y fosfato en 5’ libre)

La DNApol I extiende la hebra que no hace

de molde y desplaza la mella a lo largo del

DNA hasta el sitio de disociación, donde

quedará una mella que sellará otro enzima

(23)

Exonucleasa 5’→3’:

“Traslado de mella”

(Nick translation)

(24)

Dominios estructurales de la DNApol I de E.coli

Mediante tratamiento proteolítico suave se pueden

separar dos fragmentos:

*de Klenow ( 2 centros activos independientes)

*exonucleasa 5’→3’ o N-terminal

(no presente en otras DNApol)

Fragmento Klenow

Los dominios de los dedos (fingers) y pulgar (trumb) se enrollan alrededor del DNA y lo mantienen sujeto al centro activo (residuos de la palma)

Fragmento de Klenow incluye el centro activo exonucleasa 3’→5’

La reacción polimerasa depende de dos iones metálicos (Mg2+)

(25)

-FUNCIÓN y CINETICA DE LA DNApol I

* Es LENTA (Velocidad=600-1000 nucleotidos/min) * PROCESIVIDAD muy BAJA (20 nucleotidos) Nucleótidos añadidos antes de la disociación de la polimerasa

* NUMERO DE COPIAS (400 moléculas/célula)

Existe Cepa bacteriana con el gen de la DNApol I alterado (enzima inactivo) es VIABLE

(anormalmente sensible a los agentes que dañan el DNA)

DNApol I

NO

ES LA REPLICASA DE E.coli

SU FUNCIÓN ES REPARADORA de fragmentos cortos de DNA

Incluidos fragmentos de Okazaki

En la replicación intervienen muchos genes, y por tanto muchas proteínas

DNApol I NO puede ser la encargada de replicar todo el DNA

(26)

DNA polimerasa II

-LENTA (50 nucleotidos/min) -PROCESIVIDAD BAJA

-Con EXONUCLEASA 3´→5´ (Sin EXONUCLEASA 5´→3’)

Actividad

DNA polimerasa III:

-VELOCIDAD ALTA (-PROCESIVIDAD ALTA. 9000 nucleótidos/min) -CON EXO 3´→5´ (sin EXONUCLEASA 5´→3’) -NUMERO DE COPIAS (10-20 moléculas/célula)

-Núcleo o Core: subunidades α (polimerasa), ε (corrección pruebas) y θ (estructural).

-Resto: subunidades β,δ,γ,τ,.. aumentan la procesividad y velocidad del core (15000 nucleotidos/min) Función REPARADORA

DNA pol III forma parte de un complejo con multimérico denominado

HOLOENZIMA pol III: verdadera REPLICASA de E.coli

Subunidad catalítica

Actividad Exonucleasa 3’-5’

(27)

DNA polimerasas Eucarióticas

DNA pol α:

replicasa nuclear, Sin Exo 3´→5´, procesividad media.

Actividad fundamental PRIMASA de Eucariotas. Actua en cad retardada?

DNA pol δ:

verdadera

REPLICASA nuclear

, comparable a la DNApol III.

Exo 3´-5´y sin actividad Primasa.

Muy procesiva en presencia de la proteína del antígeno nuclear (PCNA )

Papel ~subunidades procesivas de DNApol III

DNA pol β:

comparable a DNApol I, Sin Exo 3´→5´,

Poco procesiva. No Primasa. Actividad REPARACIÓN.

DNA pol ε:

algunos autores proponen actividad ~DNApol I,

Exo 3´→5´, muy procesiva. Sin actividad primasa.

Función REPARACIÓN Lesiones U.V.

(28)

Otras DNA polimerasas

-DNA polimerasas de bacterias termófilas: T

aq

polimerasa

PCR

-DNA polimerasas de fagos: diversas estrategias

M13 y φx174: DNApolIII de E.coli modificada por factores propios.

T4: DNApolimerasa monomérica con exonucleasa 3´→5´ muy fuerte

Biología molecular

T7 ó secuenasa DNA polimerasa monomerica con un nivel de

fidelidad de copia muy alto

Secuenciación

-DNA polimerasas RNA dependiente ó Transcriptasa reversa:

Copia un molde de RNA para

(29)

La replicación de DNA requiere muchos enzimas y factores proteicos

(30)

Proteínas que intervienen en

la horquilla de replicación

(31)

ELEMENTOS PARTICIPANTES EN LA

REPLICACIÓN

(32)

Sitios específicos de origen de la replicación (E. coli) En eucariotas varios orígenes fijos de replicación

En E. coli uno único para todo el genoma: oriC (un solo replicón)

oriC: 245 pb, con 3 secuencias casi idénticas en tandem (13-mer) y cuatro lugares de unión (9-mer) para la dnaA (proteína de iniciación cuya unión inicia secuencia sucesos)

13-mer

Secuencia de 13 p.b.

(33)
(34)

ACTIVIDAD PRIMASA (RNA polimerasa especializada):

síntesis de PRIMERS o cebadores.

-Primasa de Eucariotas: es una de las replicasas la DNA pol α.

-Primasa de E. Coli: es un enzima especial exclusivo para sintetizar PRIMERS.

Es POCO PROCESIVA (20 nucleotidos max) y puede usar dNTPs y NTPs

(usa más los segundos sólo por su abundancia)→RNA No actúa aislado sino como SUBUNIDAD DE UN COMPLEJO llamado PRIMOSOMA

(Primasa + 7 subunidades más, incluyendo helicasa)

Necesidad PRIMASAS:

Para asegurar ‘fidelidad’ DNApol comprueba la validez del par de bases precedentes antes de formar un nuevo enlace fosfodiester. Las RNApol NO son tan restrictivas y pueden comenzar la síntesis de novo sin comprobaciones → mayor tasa de error, pero NO problema porque es provisional

(RNA cebador se elimina por exonucleasa 5’→3’)

Otros modelos:

-Primasa de fago M13: emplea la RNA polimerasa de E.coli

Como PRIMASA en el paso de la forma infectiva del fago (ss), a la forma replicativa (Rf).

-Primasa de φx174: aunque es también fago de E.coli, sintetiza un enzima multimérico propio

(35)

Mecanismo del PRIMOSOMA de E.coli sobre la hebra rezagada

(síntesis de fragmentos de Okazaki)

Primosoma sintetiza el primer y luego avanza en sentido contrario sobre la hebra parental retrasada (5’→ 3’) hasta encontrar ‘nuevos’ sitios de ‘inicio de fragmento’ donde se produce otro primer

(36)

ACTIVIDAD DNA-LIGASA:

une los fragmentos de Okasaki

unión extremos de dos cadenas de DNA

3´-OH + 5´-P → 3´-P-5´ + H

2

O

Reacción energéticamente desfavorable

Requiere un Donador de energía

-Donador

ATP

: Ligasa de fago T4 y Ligasa de

Eucariotas

(37)

Etapas de la actividad DNA-ligasa:

1) Activación de la DNA-ligasa

2) Reacción nucleofílica

3) Liberación de AMP

La actividad ligasa puede ser REVERSIBLE

(38)

Comparación entre

Ligasa de E.coli

(39)

OTRAS ACTIVIDADES:

Helicasa y SSB(P)

Helicasa: va al frente de

la horquilla replicativa,

separando las 2 hebras

mediante ruptura

puentes hidrógeno:

requiere ATP

SSB: proteínas de alta afinidad por el DNA monohebra. Una vez ‘separadas’ las hebras por

helicasa estas son inestables (tienden a aparearse): se estabilizan, hacen que permanezcan

separadas por unión SSB

En E. coli se han descrito varias: helicasa II, dnaB, proteína Rep

(40)

OTRAS ACTIVIDADES:

Topoisomerasa

Topoisomerasa II (girasa): introduce superenrollamiento (-) para relajar el

superenrollamiento (+), generado por la helicasa

ATP dependiente

Topoisomerasa I: relaja estructuras superenrolladas por otros mecanismos (escisión 1 sola hebra)

NO es dependiente de ATP

Etapas generales y comunes: 1) escisión hebras

2) paso del segundo segmento DNA a través del hueco

3) reparación corte

En E. coli

Cambio conformacional Unión topoisomerasa a

(41)

Topoisomerasa II o DNA girasa

→ blanco de varios antibióticos:

*NOVOBIOCINA impide unión de ATP a la girasa

*Ácido Nalidíxico y CIPROFLOXACINA

dificultan rotura y empalme de cadenas de DNA

(42)

EL COMPLEJO DE REPLICACIÓN

(En procariotas)

Topoisomerasa

Pero…

¿Cómo se replican

(43)

Horquilla de replicación procariotica

replisoma de

E.coli

Holoenzima pol III actua como un dímero: replica las 2 hebras simultáneamente

(Cerrar Nicks) (abrazadera de

deslizamiento)

Formando un bucle

(44)

Coordinación en la síntesis de la hebra guía y la hebra retardada del DNA

Hebra retardada se sintetiza en fragmentos Crecimiento 3’→5’ y Polimerización 5’→3’

Bucle

del molde lo sitúa en posición para que tenga lugar la polimerización en sentido 5’→3’

(orientado de manera favorable al avance de la horquilla de replicación)

Al avanzar va tirando del lazo, haciéndolo más grande. DNApol III abandona el molde y se forma nuevo bucle.

Huecos entre fragmentos se rellena por DNApol I, que también elimina el RNA cebador (actividad exonucleasa 5’-3’)

DNA ligasa empalma los fragmentos

(45)

INICIACIÓN de replicación en E.coli

1. El complejo con la dnaA se une a la secuencia 9-mer (caja dnaA) dando una conformación plegada especial en OriC (colabora proteína Hu)

2. La conformación plegada en OriC promueve desapareamiento y apertura de las zonas repetidas de 13 pb (13-mer) ricas en A-T

3. Un complejo formado por las proteínas de actividad helicasa dnaB y dnaC comienza a abrir las 2 hebras en colaboración con la topoisomerasa II

13-mer

secuencia rica en A-T

9-mer

(46)

3 (continuación). Se libera el dnaA (gasto ATP) Las cadenas desapareadas se estabilizan con proteínas SSB

Se forma la BURBUJA INICIAL (cientos p.b.) 4. Se forma el complejo Precebador con

colaboración de otras proteínas, y finalmente la proteína dnaG de actividad primasa

(47)

5. El Primosoma se une a las 2 hebras de DNA molde e inicia la síntesis de primers de RNA (en cada hebra, bidireccional)

6. Unión de DNApol III y de la prot rep (Helicasa) convierte el primosoma en un REPLISOMA

(48)
(49)

Terminación:

Las dos horquillas de replicación del cromosoma circular de E. coli se

encuentran en una región terminal que contiene múltiples copias de una

secuencia de 20 pb (Ter)

Trampa de donde no puede ‘escapar’ la horquilla de replicación

Secuencia Ter sitios de unión de proteína Tus (contrahelicasa).

Complejo Ter-Tus puede detener la horquilla de replicación en una única

dirección

pocos centenares de bases que quedan entre grandes complejos proteicos se replican por mecanismo desconocido

Resultado final dos cromosomas circulares ligados (catenados)

se separan mediado por topoisomerasa IV (del tipo II)

Está regulado, por un mecanismo no del todo conocido, que sólo haya una replicación en cada ciclo celular

(50)

REPLICACIÓN EN EUCARIOTAS

Proceso parecido pero MÁS COMPLEJO que en Procariotas

*tamaño GENOMA Eucariot (hum) 6000×106 pb Procar (E coli) 4,8×106 pb *nº cromosomas 23 parejas lineales 1 circular

(51)

Papel de las DNA polimerasas Eucarióticas

DNA pol α:

PRIMASA de los eucariotas. También polimerasa de iniciación.

Primers de cadena Lider y de los fragmentos de la cadena rezagada.

Algún autor la considera la Replicasa de los Fragmentos de Okazaki (en discusión)

DNA pol δ:

verdadera REPLICASA de la cadena Lider

según autores también de la rezagada en colaboración con la DNApol ε (en discusión)

DNA pol β:

comparable a DNApol I, Sin Exo 3´-5´,

DNA pol ε:

función REPARACIÓN de lesiones U.V. y rellenado de huecos dejados por

los Primers en los fragmentos de Okazaki.

Según autores colaboraría con la DNApol δ, en replicar la hebra rezagada (en discusión)

Tabla comparativa tipos DNApol procariotas y eucariotas

(52)

Origen de replicación en Eucarióticas

En

Levaduras

se denominan

Secuencias de replicación autónoma (ARS),

100-120 pb:

1-Las ARS constan de una región central de 11pb rica en A-T (análoga a secuencias de 13pb

rica en A-T de procariotas), denominada ”Secuencia consenso ARS”

2-Complejo de 6 proteínas reconocen las zonas flanqueantes de la región central de rica en

A-T y se unen a ellas formando el “complejo de Orígen de replicación (ORC)”,

que promueve la apertura de la zona rica en A-T.

helicasa extiende la burbuja inicial

3-También se unen unas proteínas de unión a monohebra (equivalentes a las SSB procariot),

denominadas Proteínas de replicación A (RPA), estabilizando la zona abierta monohebra y

permitiendo entrada de DNApol α (primasa)

4-Tras añadir el cebador (activ. primasa) y ~20 desoxinucleótidos más (activ. polimerasa), el

Factor de replicación C (RFC) desplaza a la DNApol α y atrae al Antígeno nuclear de

células proliferantes (PCNA) que se une a la DNApol δ (cambio de polimerasa).

SON MÚLTIPLES y en organismos superiores poco conocidos

En humanos ~30.000 orígenes, cada cromosoma cientos

(53)

Cromatina en Eucarióticas: empaquetamiento

El DNA eucariótico se enrolla alrededor de proteínas Histonas, formando los Nucleosomas

-Modelo hipotético de Replicación de los nucleosomas:

Las histonas no llegarían a separarse

físicamente del DNA durante la replicación,

los nucleosomas ‘viejos’ permanecerían en

la hebra conductora.

Tras la replicación, se incorporarían nuevas

histonas dando lugar a ‘nucleosomas hijos’.

(54)

-Mecanismos de replicación en cromosomas lineales:

Problema de ‘terminación’ replicación en cromosomas lineales: resulta difícil replicar

por completo los extremos porque las polimerasas actúan únicamente en dirección 3’→5’

Le hebra retardada presentaría un extremo 5’ incompleto tras la eliminación del DNA

cebador. Cada ronda de replicación acortaría aún más el cromosoma.

ESTO NO es un problema gracias a los TELÓMEROS (DNA no codificante de los extremos de los cromosomas que mantienen la integridad del cromosoma).

El DNA de los telómeros contiene cientos de repeticiones en tandem secuencia 6 nucleótidos (en humanos hasta 2000 copias de 3’ AGGGTT 5’).

Una de las hebras enriquecida en G extremo 3’ y ligeramente más larga. Forma bucle, con la hebra sencilla creando un duplex de DNA con forma de lazo con otra de las zonas de

secuencia repetida

Protegen y enmascaran el extremo del cromosoma

(55)

Mecanismo Telomerasas Eucariota

Los telómeros se replican mediante la telomerasa, polimerasa especializada que lleva su propio molde de RNA (ribonucleoproteína)

Cuando un cebador que termina en GGTT se añade al enzima telomerasa (en humanos) se generan secuencias más largas:

GGTTAGGGTT y GGTTAGGGTTAGGGTT y más largas

La telomerasa contiene una molécula de RNA que actúa como molde para la elongación de la hebra enriquecida en G

el propio enzima tiene le secuencia para generar las secuencias del telómero

Componente proteico de las telomerasas relacionado con las transcriptasas inversas de los retrovirus

Telomerasa es un transcriptasa inversa especializada que lleva

su propio molde

(56)

Telomerasa “alarga” extremo 3’

(57)

Finalmente DNApol α con su actividad primasa introduce un primer

en el extremo recién alargado y replica el fragmento

(58)

RECOMBINACIÓN

Reordenamiento de la información genética dentro y entre moléculas de DNA

En Eucariotas

-Meiosis: intercambio limitado entre cromosomas emparejados genera diversidad

genética en la población (entrecruzamiento)

-Transposición del DNA: tipo diferente recombinación, en que un segmento corto de

DNA presenta una notable capacidad de trasladarse de un lugar a otro del cromosoma

-Generación de diversidad molecular en anticuerpos (y algunas otras moléculas

inmunitarias)

-Algunos virus para integrar su material genético en el DNA cel huesped

(59)

Referencias

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