nucleoi

Cromosoma de bacterias

Microbiologiacutea

El nucleoide bull El ADN procariota no estaacute rodeado

por membrana bull Contenido en una regioacuten discreta del

citoplasma llamada nucleoide bull El genoma estaacute compuesto

normalmente por un solo cromosoma bull En ocasiones ademaacutes por plaacutesmidos

El cromosoma composicioacuten quiacutemica y estructura

Los cromosomas aislados constan de 60 de ADN 30 de ARN 10 de proteiacutenas Normalmente un solo cromosoma circular cerrado covalentemente (ccc) Haploidiacutea pero pueden existir varias copias del cromosoma cuando la bacteria crece raacutepido

Algunas excepciones

bull Borrelia cromosoma lineal con extremos cerrados formando un bucle de horquilla

bull Streptomyces cromosoma lineal con extremos a base de secuencias repetidas acomplejas con proteiacutenas

Bacterias con dos o maacutes cromosomas bull Rhodobacter Vibrio Leptospira

Brucella dos cromosoma lineales bull Sinorhizobium meliloti tres cromosomas

circulares bull Burkholderia cepacia 2-4 cromosomas bull Agrobacterium tumefaciens 1 lineal y 1

circular

Tamantildeo del cromosoma

Bacterias ldquotiacutepicasrdquo 3000-5000 kpb Ej Escherichia coli (4700 kpb) Bacterias pequentildeas 700-1000 kpb Ej Mycoplasma genitalium (700 kpb) Bacterias con ciclos complejos 12000 kpb Ej Actinomicetos cianobacterias

Organizacioacuten del cromosoma procariota

Doble heacutelice de ADN tipo Watson-Crick Superenrollada negativamente por el equilibrio de accioacuten de dos enzimas ADN girasa (una topoisomerasa-II) que introduce superheacutelices negativas ADN topoisomerasa-I (relaja la superhelicidad negativa)

Dominios superenrollados en Escherichia coli

En Escherichia coli existen unos 100 dominios o bucles superenrollados Cada dominio estaacute mantenido por proteiacutenas especiales de unioacuten al ADN Cada dominio estaacute unido a una serie de proteiacutenas estructurales que al unirse al ADN forman ldquocromatinardquo

Concepto de nuacutemero de enlace (Linking number) (L) nuacutemero de veces que una hebra pasa sobre la otraConcepto de nuacutemero de giro (Twisting number) (T) nuacutemero de vueltas completas que da un polinucleoacutetido en torno al eje de la heacuteliceEn las moleacuteculas de DNA relajadas los valores de L y de T coincidenConcepto de numero de ldquoretorcimientordquo (Writhing number) ( W)= nuacutemero de veces que la doble heacutelice gira sobre siacute mismaRelacioacuten entre los tres paraacutemetros L = T + W

Proteiacutenas estructurales en la cromatina de eubacterias HU proteiacutena baacutesica que ldquorecuerdardquo a las histonas (pero sin homologiacutea con ellas) Se une sin especificidad de secuencia a ADN ligeramente curvado originando bucles de mayor curvatura Implicada en recombinacioacuten reparacioacuten de ADN y expresioacuten geacutenica IHF Se une especiacuteficamente a secuencia de 13 pb Provoca grandes curvaturas locales en el ADN Colabora en expresioacuten de ciertos genes y en recombinacioacuten especiacutefica

En una moleacutecula de B-DNA relajada L= T= (nordm pb)104 Una hebra gira sobre la otra cada 104 pares de bases y un polinucleoacutetido da una vuelta completa en torno al eje cada 104 pb Si el valor de 104 pares de bases por vuelta se altera la moleacutecula de B-DNA se encuentra sometida a una tensioacuten Auacuten asiacute la estructura se puede forzar para que T sea igual a [(nordm pb)104] mediante una variacioacuten de W La doble heacutelice se ldquoretuercerdquo (superenrollamiento) En este caso T seraacute distinto de L (T=L-W)Procesos que conducen a que T sea distinto de [(nordm pb)104]En funcioacuten de la secuencia de nucleoacutetidos se puede optar por otras alternativas al superenrollamiento para forzar que T sea igual a [(nordm pb)104]

Replicacioacuten ocurrebidireccionalmente

Doble heacutelice superenrollada

Antiparalela

Tenedor de replicacioacuten

Ambas hebras de DNA se replican de forma distinta

Hebra ldquolaggingrdquo o discontinua

Se polimeriza en contra del tenedor de replicacioacuten

Se forman fragmentos de Okasaki

1 ldquoprimerrdquo 10 - 12 nts2 Ocurre cada 2 kilobases3 DNA polimerasa 1 (polA) remueve el ldquoprimerrdquo de RNA y lo reemplaza por DNA4 Los fragmentos de Okasaki son unidos por la DNA ligasa


Hebra ldquoleadingrdquo o continua

DnaG Primasa o RNA polimerasa coloca un ldquoprimerrdquo de RNA

DNA polimerasa III inicia polimerizacioacuten usando el ldquoprimerrdquo

Replicacioacuten del cromosoma bacteriano

1 DNA es circular (no todos)2 Uno por ceacutelula (no todos)3 Proteiacutenas similares a histonas llamadas HU HN-S Fis IHF

I Origen de replicacioacuten (oriC)

5rsquo- TTATCCACA-3rsquo 5rsquo-GATCTNTTNTTTT-3rsquo

DnaA proteiacutena iniciadora primosoma

Separacioacuten de ambas cadenas en el tenedor de replicacioacuten

DnaB helicasa

Mantener ambas cadenas separadasSSB

Proteiacutenas desestabilizadoras

de DNA

La replicacioacuten es un proceso concertado

httpcmgmstanfordedubiochem201SlidesDNA20Replication

httpwwwmuncabiochemcourses3107TopicsDNA_polymeraseshtml

Requerimientos para el Proceso de Replicacioacuten Molde de DNA preexistente ndash Cadena (o fragmento de cadena) simple Cebador (ldquoprimerrdquo) ndash Pequentildeo fragmento de RNA (~5 nucleoacutetidos) con el grupo 3rsquo-OH libre

unido al DNA molde (sintetizado por la primasa del primosoma) Precursores activados ndash Desoxinucleoacutetidos 5rsquo-trifosfato (dATP dGTP dTTP

dCTP) bull DNA-polimerasas ndash Catalizan la formacioacuten de enlaces fosfodieacutester dirigida

por un molde de DNA (actividad polimerasa 5rsquo 1048774 3rsquo) y la correccioacuten de errores (exonucleasa 3rsquo 1048774 5rsquo) Requieren Mg2+ y un cebador con su extremo 3rsquo-OH libre

Tres tipos DNA polimerasa I (Pol I) Elimina el cebador mediante una actividad exonucleasa

5rsquo 1048774 3rsquo y sintetiza DNA en su lugar DNA polimerasa II (Pol II) Funcioacuten desconocida (quizaacute similar a la Pol I) DNA polimerasa III (Pol III) Siacutentesis de la nueva cadena de DNA a partir del cebador

bull Otras enzimasndash Primasa RNA polimerasa que sintetiza el cebador Forma parte del primosomandash Helicasa (Dna B) Separa las dos hebras del DNA duacuteplex Requiere ATPndash Girasa (topoisomerasa II) Genera suacuteper_ enrollamiento negativo Requiere ATPndash Ligasa Une fragmentos nuevos sintetizados

Replicacioacuten de DNA

Involucra polimerizacioacuten unioacuten de nucleoacutetidos en cadenas largas o hebras usando la secuencia de la otra hebra como guiacutea

Componentes

1 dNTPrsquos (dATP dTTP dGTP dCTP)

2 Enzimas que realicen polimerizacioacuten

3 Hebra guiacutea

DNA Polimerasas de E coli

Characteriacutestica Polimerasa I Polimerasa II Polimerasa III

Gen polA polB polC

Peso Molecular 103000 90000 130000

moleacuteculasceacutelula 400 100 10

Exonucleasa 3rsquo Siacute Siacute Siacute

Funcioacuten BioloacutegicaReparacioacuten de DNA

excisioacuten de primer de RNA

Respuesta SOS reparacioacuten DNA ()

replicacioacuten

Exonucleasa 5rsquo Siacute no no

Procesividad 3 - 200 1000 500000

Sub-unidades 1 ~4 ~10

Razoacuten polimerizacioacuten 16 - 20 5 - 10 250 - 1000

DNA polimerasa I (polA)

DNA polimerasa I

DNA polimerasa I

DNA polimerasa III

Productos de los siguientes genes de gran importancia para funcioacuten

1 dnaN ndash ldquosliding clamprdquo

Mecanismos de replicacioacuten de DNA en distintos organismos


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Requerimientos para el Proceso de Replicacioacuten

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El nucleoide bull El ADN procariota no estaacute rodeado

por membrana bull Contenido en una regioacuten discreta del

citoplasma llamada nucleoide bull El genoma estaacute compuesto

normalmente por un solo cromosoma bull En ocasiones ademaacutes por plaacutesmidos



Algunas excepciones






circular












Antiparalela

















DnaB helicasa



de DNA













Componentes



3 Hebra guiacutea



Gen polA polB polC

Peso Molecular 103000 90000 130000






replicacioacuten


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DNA polimerasa I

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Algunas excepciones






circular












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Gen polA polB polC

Peso Molecular 103000 90000 130000






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Gen polA polB polC

Peso Molecular 103000 90000 130000






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