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