bf-tema 3 metabolismo de Ácidos nucleicos

BIOQUÍMICA FUNCIONAL TEMA 3

2º Grado De Biotecnología

Sergio Aranda Romero

Página 1 de 14

TEMA 3 METABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLEICOS. REPLICACIÓN

Replicación: proceso donde se copia todo el DNA paterno, para producir dos copias de DNA

hijas idénticas. Esto va a permitir que la información pase de una generación a otra. La

replicación del material genético tiene lugar durante la fase S del ciclo celular. La molécula de

DNA tiene dos cadenas que presentan complementaridad y son antiparalelas. La replicación es

semiconservadora, las dos hebras paternas van actuar como molde para la síntesis de una

nueva hebra. Teniendo la cadena hija, una hebra vieja parental, y otra nueva.

Según sea procariota o eucariota hay uno o varios orígenes de

replicación respectivamente.

El experimento de Cairns demostró que la replicación era

bidireccional, con dos horquillas de replicación. Si fuera

unidireccional, se vería en dicho experimento una sola hebra

marcada, en lugar de ver las dos vistas de la bidireccionalidad.

Hay excepciones que no presentan bidireccionalidad como en las

mitocondrias.

La replicación transcurre en dirección 5´3´ por lo que solo se pueden añadiré nucleótidos al

extremo 3´, nunca al 5´. En cada horquilla de replicación se tiene que sintetizar dos cadenas.

En cada horquilla habrá una que se sintetice de manera continua en 5´3´desde el origen de

replicación, en la dirección de avance de la horquilla, a esta se le llama cadena conductora. La

otra que se sintetiza en la horquilla, es la llamada cadena retardada o rezagada, y lo hace de

manera discontinua debido a que no hay síntesis 3´5´, a partir de los fragmentos de Okazaki,

que luego se unirán.

La síntesis de DNA es siempre 5´3´, se dice que la replicación es semidiscontinua.




Página 2 de 14

Replicación en Procariotas

DNA Polimerasas

Las DNA polimerasas son las enzimas encargadas de la síntesis de DNA. Hay 5 DNA polimerasas

distintas nombradas con números romanos según el orden de descubrimiento. La I y la III

participan en la replicación. La I, II, IV y V en procesos de reparación.

Se caracterizan porque necesitan un molde, es decir un fragmento de cadena abierta sencilla a

la que va añadiendo nucleótidos según la regla de apareamiento de bases.

La enzima no es capaz de iniciar cadena, todas requieren un cebador, que es un fragmento de

cadena polinucleotídica, complementaria con el extremo del molde, 3´con el –OH libre, para

añadir nucleótidos a esta cadena en 5´3´. El cebador puede ser DNA o RNA, permitiendo

que se inicien cadenas con RNA y se terminen con DNA. El extremo 3´ libre se llama extremo

cebador.

El proceso de crecimiento de la cadena polinucleotídica necesita la presencia de magnesio,

uno que va a estar unido a la enzima (metaloenzimas) y otro unido a los nucleótidos (dNTP , 3

fosfatos, el más cercano a la ribosa alfa beta y gamma, pueden formar complejos con cationes

divalentes como el magnesio).

La enzima cataliza el ataque nucleofílico del hidroxilo libre del cebador de la cadena en

crecimiento, sobre el átomo de fosforo de la posición alfa del nucleótido entrante. Se libera

pirofosfato del nucleótido entrante y se forma un nuevo enlace fosfodiester.

En principio la reacción casi no produce variación de energía libre. El pirofosfato que se

produce en las células enseguida se hidroliza por las pirofosfatasas para dar dos moléculas de

fosfato y esta reacción si que tiene una variación de energía libre de aproximadamente -

7kcal/mol. El pirofosfato transcurre por tanto en el proceso de síntesis debido a esto. Las

cadenas crecen por lo tanto por el extremo 3' y a una velocidad que depende mucho de las

polimerasas. PPi Pirofosfatasa 2Pi AGº= -7 Kcal/mol




Página 3 de 14

La polimerización está catalizada por un solo centro activo, al que puede entrar cualquier dNTP

(desoxinucleótido), pero solo se formará un enlace fosfodiester, es decir solo actuará la enzima

cuando el nucleótido que entre sea complementario con el molde. Esto se debe a las dos

conformaciones de la enzima; una abierta inactiva donde puede entrar cualquier dNTP, que

produce una modificación a una conformación cerrada, que solo se produce cuando el

desoxinucleótido que ha entrado es complementario con el de la molde siendo el

apareamiento perfecto. Si no se llega a esta forma cerrada no se producirá apareamiento y no

habrá actividad. Es decir la forma cerrada es la forma activa.

Las DNA polimerasas presentan progresividad, es decir pueden realizar varias reacciones

consecutivas, antes de separarse del sustrato. La I presenta un progresividad de 20-30

nucleótidos y la III de 500.000 nucleótidos es decir de casi todo el proceso de replicación.

Además de la actividad polimerasa presenta una actividad exonucleasa 3´5´que permite la

eliminación de nucleótidos erróneos (a veces también los correctos). Se dice que tiene un

sistema de corrección a prueba de fallos. Esta actividad está presente en un centro activo

distinto a la actividad polimerasa.

Cuando se añade un nucleótido incorrecto, la polimerasa va hacer pasar la zona de doble

cadena por un estrechamiento de manera que va a comprobar la disposición de los

nucleótidos y si esta es correcta, si es incorrecta, retrocederá, colocándose en el centro activo

de actividad exonucleasa, eliminando el nucleótido mal incorporado.

Hay veces que elimina incluso los que están bien apareados. Por cada 10 nucleótidos con

actividad polimerasa, se elimina 1 por actividad exonucleasa. Esto le sale caro a la célula pero a

cambio la fidelidad es muy alta.

-DNA pol I

Es una enzima pequeña que esta formada por una sola cadena polinucleotídica, de

aproximadamente unos 100000 Daltons, pero tiene dos

dominios estructurales fácilmente separables cuando

tratamos con proteasas.

En el dominio grande (fragmento Klenow), presenta actividad

polimerasa en un lado y exonucleasa 3´5 ´en el otro. En el

dominio pequeño tiene actividad exonucleasa

5´3´importante durante el proceso de replicación, es capaz

de quitar nucleótidos al cebador por el lado contrario, por el

extremo 5' del cebador. La exonucleasa 5' → 3' está activa




Página 4 de 14

sobre todo cuando la enzima esta actuando también con actividad polimerasa.

La enzima va a ser la encargada de eliminar los cebadores de RNA de los fragmentos de

Okazaki, sustituyéndolos por DNA, dándose un cambio de mella, Esta actividad exonucleasa 5'

→ 3' sólo la tiene la ADN polimerasa I. La mella, (falta de un enlace fosfodiéster ) antes de

unirse y formar el enlace fosfodiéster realizada por la ligasa, debe quitarse el RNA, de esto se

encarga la DNA polimerasa I. Se coloca en el sitio de mella y con su actividad exonucleasa 5' →

3' quita nucleótidos por el extremo 5' y con su actividad polimerasa va añadienndo nucleótidos

de DNA al extremo hidroxilo 3' del fragmento de Okazaki anterior. Elimina el RNA de los

extremos de los fragmentos de Okazaki.

El fragmento de Klenow se utiliza para la síntesis de DNA. Tiene forma de mano derecha.

-DNA pol III

Encargada de la síntesis de DNA.

Presenta una progresividad alta, actividad catalítica alta,

es muy diferente a pol I. Está formada por muchas

subunidades (10 subunidades distintas) que constituyen lo

que se denomina holoenzima DNA pol III. (Holoenzima:

muchas subunidades que están juntas pero que en

ocasiones pueden estar separadas).

Tiene 2 núcleos, uno encargado de la síntesis continua de

la cadena conductora, y otro encargado de la síntesis

discontinua de la retardada. Uno α con actividad

polimerasa y otro ε (épsilon) con actividad exonucleasa

3´5´. Y una subunidad θ (theta) de función no conocida.

Tiene 2 anillos β, uno cada núcleo, formado por 2 subunidades que forman entre las dos un

anillo por el que puede pasar un dúplex (doble

hélice) formado por DNA molde y DNA cebador.

También tienen un complejo gamma-tau (γ-τ), que

es un complejo cargador del anillo. Su misión es

abrir las dos subunidades β, meter en su interior el

DNA y luego cerrarlo. Mediante un proceso que

consume ATP. Pasando el anillo β al núcleo una vez

cargado. En este complejo, las τ se encargan de

mantener unido el holoenzima, ya que cada una de

ellas está unida a un núcleo y también le van a servir

para unirse a la helicasa en el replisoma.

Replisoma




Página 5 de 14

-Las helicasas son enzimas encargadas de separar las dos hebras de DNA para que se copie

cada DNA, se unen a una de las hebras de DNA parental. Hay helicasas de distinto tipo:

Helicasas se mueven en dirección 5´3´.

Helicasas que lo hacen en 3´5´.

En la replicación actúa helicasa DNA B de tipo 5´3 que se une al molde y se moverá en esta

dirección, en la horquilla estará unida al molde de la cadena rezagada. La helicasa DNA B está

formada por 6 unidades idénticas, y entre ellas tiene un hueco, donde cabe una cadena

sencilla de DNA, la enzima encargada de abrir el anillo y meter el DNA es la DNA C.

Otras enzimas que participan en la replicación son las topoisomerasas.

-La topoisomerasa es la enzima encargada de deshacer los superenrollamientos. Durante la

replicación en procariotas actúan 2 topoisomerasas:

Topoisomerasa II o DNA girasa que quita los superenrollamientos por delante de la

horquilla de replicación.

Topoisomerasa IV que actúa al final de la replicación, provocando la descatenación

final entra las finalizadas dobles cadenas hijas. Cambia 2 unidades el nº de enlace cada

vez que actúa.

Otra enzima que actúa durante la replicación es SSB.

-La SSB (single strand binding) es un tetrámero formado por 3 subunidades idénticas que se

unen al DNA de cadena sencilla para impedir que las dos cadenas de la horquilla se asocien de

nuevo para formar la doble hélice. Ocupa una zona de 25-30 nucleótidos.

- Proteína DNA G o DNA polimerasa primasa: es la encargada de la síntesis de cebadores de

RNA. Tanto de las de cadena conductora como de los cebadores de los fragmentos de Okazaki

en la rezagada. La DNA G es capaz de comenzar cadena, sintetiza unos fragmentos cortos de

RNA de 5-12 nucleótidos utilizando al DNA como molde. Trabaja en dirección 5´3´. Solo está

activa en la horquilla de replicación cuando se encuentra unida a la helicasa DNA B. Como

llevan movimiento opuesto, el tiempo que permanecen unidas es muy corto, por lo que puede

ser el motivo de que los fragmentos de DNA sean tan cortos.

Todas estás proteínas se encuentran juntas en la horquilla de replicación, formando el

replisoma.

-La DNA ligasa, que a pesar de no encontrarse en el replisoma, interviene en la replicación,

sellando los huecos entre los fragmentos de Okazaki y mellas en el DNA donde falta un en lace

fosfodiester. La enzima activa el extremo 5' fosfato de uno de los fragmentos de Okazaki para

que el hidroxilo pueda atacar al fosfato.




Página 6 de 14

Para que actúe requiere que se active: el proceso va a requerir de energía, en eucariotas la

fuente va a ser ATP y en procariotas NAD+.

a. La enzima reacciona con ATP o NAD+ formando un intermedio enzima-AMP, que

queda unido a un resto de lisina de la proteína, liberándose pirofosfato si el sustrato

era ATP, y si era NAD+ se libera nicotin mononucleótido y se queda con AMP.

b. En el caso de las procariotas con, la enzima transfiere el AMP al extremo 5´fosfato de

uno de los fragmentos de Okazaki. Formando un intermedio AMP-DNA. Teniendo

activo el fosfato.

c. El último paso es el ataque nucleofílico del grupo hidroxilo de otro fragmento de

Okazaki sobre el fosfato formándose un enlace fosfodiester y liberándose AMP.

Fases de la Replicación Procariota

La replicación tiene lugar en tres fases: Inicio, Elongación, Terminación

- Fase de Inicio: comienza en un DNA que tenga superenrollamientos negativos en un

sitio, donde E. Coli se llama Ori C. Es una región relativamente pequeña de unos 200pb. En uno

de los extremos de Ori C hay 3 repeticiones de unas secuencias de 13 pb, rica en pb A-T. El

hecho de estas repeticiones A-T, significa que es una zona fácilmente desenrollable, llamada

DUE (elemento de desenrollamiento de DNA, DNA unbinding element). En el resto de Ori C

hay una serie de 5 (R1, R2, R3, R4, R5) secuencias de repeticiones de 9 pb (caja DNA A)

reconocidas por la proteína de DNA A. El elemento clave de la fase de inicio es la proteína

DNA A, que puede tener unido ATP o ADP. Solo cuando tiene unido ATP se une a secuencias

de la caja DNA A, uniéndose varias proteínas de DNA formándose un complejo en el que el

DNA se enrolla alrededor de un núcleo formado por 20 unidades de DNA A. La formación de

este complejo tensiona y provoca la separación de las dos cadenas de DNA parental en la zona

DUE. Formándose un complejo abierto de dos cadenas separadas unos 45 pb. Se consume




Página 7 de 14

ATP. Al complejo abierto se van unir dos complejos DNA B-DNA C. El DNA C abre al DNA B y

mete en su interior la cadena molde de DNA. Por eso son dos complejos para cada cadena

molde de DNA (1 por horquilla). Al abrir el DNA B también se consume ATP.

- Fase de Elongación: el DNA G se une a DNA B (helicasa) y sintetiza un corto cebador de

RNA. El primer cebador que se sintetiza es el cebador de la cadena conductora, va a ir a la

horquilla opuesta de la helicasa de ese molde. Están en Ori C las dos. A cada horquilla de

replicación se va a unir un holoenzima DNA pol III. De este DNA pol III, el complejo cargador

del anillo unirá un anillo β al bucle del cebador y las pasará a uno de los núcleos, que será el

encargado de la síntesis de la cadena conductora que será sintetizada de forma continua y

avanzará en el mismo sentido que la horquilla de replicación. La cadena rezagada será

sintetizada en el fragmento de Okazaki, y por cada uno que haiga se tienen varias etapas que

se van a repetir de forma cíclica, sintetizando el otro núcleo de la DNA pol III, el movimiento

de la síntesis contraria al de la avance de la horquilla, por lo que durante la síntesis el DNA va

a formar un bucle, que se denomina modelo de trompón.

Síntesis de la cadena rezagada:

I. Lo primero que ocurre en la síntesis de fragmento de Okazaki, es que a la horquilla se

une DNA G que se une a helicasa DNA B, activándose, para sintetizar un fragmento de

RNA (cebador).

II. El complejo γ-τ coge el anillo β y lo abre para introducir en su interior el cebador, esto

favorece que la primasa DNA G se separe. Una vez unido el anillo β, se lo pasa al otro

núcleo de la DNA pol III. El DNA formará un bucle que va aumentando de tamaño

conforme avance la síntesis de fragmento de Okazaki. El bucle se forma por el avance

hacia arriba de la helicasa dejando cadena sencilla y por sólo añade nucleótidos al

extremo 3'. La síntesis de fragmento de Okazaki se da hasta que el núcleo se encuentra

con el fragmento de Okazaki sintetizado anteriormente. En el caso de que el

fragmento de Okazaki sea el primero, la síntesis seguirá hasta encontrarse con la

cadena conductora recién sintetizada de la cadena opuesta.

III. Los cebadores del fragmento de Okazaki se eliminan y se sustituyen por DNA, esto lo

hace la DNA pol I, mediante el cambio de mella.

IV. Por último la DNA ligasa une los distintos fragmentos de Okazaki para generar una

hebra continua.




Página 8 de 14

-Terminación: es una zona mucho más extendida que la de origen, que se encuentra

enfrentada, justo al otro lado de Ori C. Presenta a lado y lado unas secuencias denominadas

Ter. La horquilla de replicación que avanza en el sentido de las agujas del reloj pasan sin

detenerse por Ter E, TerD y TerA y se detiene cuando pasa por TerC.

La horquilla de replicación que avanza en sentido contrario pasa sin detenerse por TerF, TerB y

TerC y se detiene cuando pasa por TerA. Las Ter van a obligar así a que la síntesis termine

entre Ter A y Ter C aproximadamente. Las secuencias Ter van a obligar a detener el avance de

la helicasa al unírsele la proteína TUS a Ter. Que impide el avance de la helicasa. Cuando la

replicación ha terminado las dos moléculas de DNA hijas se separan gracias a la topoisomerasa

IV.

Regulación de replicación procariotas.

El inicio de replicación está regulado para que tenga una sola vez por ciclo celular. Y para ese

control lo que va a hacer es controlar la fase de inicio, y la puede controlar a varios niveles:

-Un modo de control es la relación ATP/ADP, solo cuando está relación es alta se va a producir

la replicación. Cuando el ATP es alto, significa que la célula ha crecido suficiente y presenta

altos niveles de nutrientes para poder producirse la replicación. La replicación se producirá

cuando el DNA A tiene ATP unido.

-Otra manera de regulación es el control de la cantidad de DNA libre. El cromosoma eucariota

tiene una secuencia Dat A que puede unir un gran número de moléculas de DNA A de manera

que cuando el DNA A se replica Dat A se duplica, pudiendo secuestrar gran cantidad de

moléculas de DNA libre (baja DNA A libre) no produciéndose más replicación.

-Otro tipo, es la metilación. Antes de que se produzca la replicación, la zona de Ori C es

intensamente metilada por una metilasa (metilasa Dam). Cuando el DNA se replica o está a

medio replicarse la zona de OriC está semimetilada, tiene metilada la cadena de DNA metilada,

pero no la cadena nueva. Esas secuencias de OriC semimetiladas son reconocidas por unas

proteínas denominadas SeqA que lo que hacen es unirse a OriC y secuestrar de alguna manera

OriC.

Replicación Eucariota

El proceso de replicación en eucariotas en sí es parecido al de procariotas aunque se complica

porque hay mayor cantidad de DNA.

Las DNA polimerasas en el núcleo de la eucariota son 12 o 13.




Página 9 de 14

DNA pol Ecuariotas

En la replicación van a participar:

-La DNA pol α, que es un tetrámero (4 subunidades), las de mayor tamaño tienen actividad

polimerasas 5´3´, y la más pequeña, actividad primasa de RNA pol, es decir sintetiza

cebadores extendidos de unos 12 nucleótidos de RNA y luego sigue añadiendo 20 nucleótidos

de DNA por su actividad polimerasa. No tiene actividad exonucleasa. La DNA alfa sintetiza

tanto cadena rezagada como conductora.

-La DNA pol (delta), es un tetrámero con actividad polimerasa 5´3´y exonucleasa

3´5´.Encargada de la síntesis de la cadena rezagada, aunque también puede encargarse de la

síntesis de la cadena conductora.

-La DNA pol ε, tiene actividad polimerasa 5´3´, exonucleasa 3´5´y 5´3´. Es la encargada

de la síntesis de la cadena conductora. Es la única con las 3 actividades de la DNA pol I de

procariotas.

Tanto la como la ε, cuando se aíslan se ven asociadas se ven asociadas a una proteína

denominada PCNA (antígeno nuclear en células en proliferación). Tiene 3 subunidades

idénticas en forma de anillo β. La encargada para abrir el anillo y meter el DNA es la proteína

factor de replicación C,“RFC” (equivalente a γ-τ de DNA pol III)

Otra enzima encargada e la replicación pero que no está en el núcleo si no en las mitocondrias,

es la DNA pol γ (ganma), encargada de la replicación de DNA mitocondrial.

Otras como el complejo MCM también participa en la replicación, con actividad equivalente a

helicasa. RPA (factor replicación A) equivalente a SSB, es decir se unirá a cadenas de DNA

sencillas de la horquilla para que no se vuelvan a unir.

Orígenes de replicación

El origen de replicación, a diferencia de las procariotas tiene varios, de 3-300kb. Llamándose

replicón al segmento de DNA que se replica a partir de un origen. La replicación comienza en el

origen y transcurre bidireccionalmente hasta que se encuentra con la burbuja de replicación

contigua. Otra de las características, es que los orígenes no se activan simultáneamente, sino

que se activan grupos de replicones adyacentes, permitiendo que la replicación transcurra en

menos tiempo.

Las eucariotas no presentan una secuencia consenso conocida, únicamente en levaduras se

encuentra una secuencia de 11pb que se repite en los distinto orígenes de repliación,

denominada ars (secuencia de replicación autónoma)

Los orígenes de replicación son reconocidos por complejos ORC (complejo origen de

replicación)




Página 10 de 14

En humanos, se sabe que los orígenes de replicación están cerca de islas CpG (repeticiones de

C-G). Zonas del DNA donde se repiten pares C-G en la misma cadena unidos por enlace

fosfodiéster.

Regulación Replicación Eucariota

El inicio de replicación va estar regulado para que se de 1 vez por ciclo celular, gracias a la

existencia de un interruptor binario, de manera que durante fase G1 se va a formar un

complejo pre-replicativo inactivo incapaz de comenzar la replicación. Cuando la célula entra

en fase S (previa a división celular) el complejo se activa.

En la formación del complejo prereplicativo tiene lugar:

I. El complejo ORC se une al origen de replicación.

II. Después unos factores de inicio ayudan a la entrada de 2 unidades de helicasa MCM

que se une a dobles cadenas y se encuentra inactiva. Este sería el complejo

prereplicativo.

III. Cuando entra en fases S se activan unas proteinquinasas(que fosforilan a las proteínas)

dependientes de cilcinas (protieínas que se sintetizan en las distintas etapas del ciclo

celular). Es un dímero. Esas proteinquinasas dependientes de ciclinas fosforilan a

distintos componentes del complejo prereplicativo, lo que provoca la salida de alguno

de los componentes del complejo y la reestructuración de la helicasa para que ahora

albergue únicamente a una cadena monocatenaria en su interior. No se sabe muy bien

cómo tienen lugar esa separación de las dos hebras y que la helicasa pase de tener dos

cadenas a tener solo una.

IV. Una vez separadas las dos cadenas, entrarían las proteínas que mantienen las dos

hebras separadas, RPA y la DNA pol α, una para cada hebra. Que sintetizarán un

cebador extendido con DNA.

V. Posteriormente, entran dos complejos PCNA-RFC, lo que va a hacer el anillo que el

anillo de PCNA se una al cebador provocando la salida de la DNA pol α y la entrada de

la DNA pol ε y de la DNA pol , una encargada de la síntesis de la cadena conductora y

otra de la rezagada respectivamente.

Parece que en eucariotas todas estas proteínas se encuentran asociadas, formando un

replisoma eucariótico.

En determinadas circunstancias, la DNA polimerasa delta, si no está presente la DNA

polimerasa épsilon, se encarga de la síntesis de la cadena conductora y de la cadena rezagada.

-¿Cómo se quitan los cebadores de los fragmentos de Okazaki?

Tiene lugar por un mecanismo donde interviene DNA pol y una exonucleasa denominada

FEN1 (nucleasa específica de flap), que hace que DNA pol levante para arriba el fragmento de




Página 11 de 14

okazaki, al desplazarlo por síntesis continua de nucleótidos del contiguo (flap= aleta). Entonces

la FEN1 va a cortar los nucleótidos que salen de la aleta, repitiéndose varias veces el proceso,

hasta que se encuentra DNA, la DNA . La DNA pol δ deja de levantar nucelótidos, no

formando aletas y dejando de actuar FEN1.Entrando la DNA ligasa y une los fragmentos de

Okazaki.

-¿Qué pasa con las histonas?

Conforme avanza la horquilla los nucleosomas se deshacen por delante de la horquilla e

inmediatamente se vuelven a hacer por detrás. Por lo que debe haber síntesis muy activa de

histonas durante la replicación. Las histonas no se separan del todo por completo si no que

quedan en forma de tetrámero (H3-H4) y dímeros (H2A-H2B), a la hora de formarse los nuevos

nucleosomas tendremos tetrámeros viejos (de las hebras parentales) que podrán unir dímeros

viejos y nuevos de (H2A-H2B) y tetrámeros que podrán unir dímeros (H2A-H2B) viejos y

nuevos. No hay predilección por ninguna de las hebras hijas.

-Replicación en los telómeros.

Otra cosa que diferencia al DNA de procariotas al de eucariotas es que es lineal, de manera

que en los extremos del DNA las dos hebras no pueden ser replicadas por completo, ya que en

el mejor de los casos, suponiendo que a

la hora de replicarse el RNA cebador se

sintetizase por uno de los extremos, una

vez que se elimina el RNA no hay

ninguna enzima capaz de añadir

nucleótidos al extremo 5'. Lo mismo

ocurre con el otro extremo.

Esto supondría que división tras división

los cromosomas se van a ir acortando.

Los extremos de los cromosomas de los

eucariotas contienen miles de

repeticiones en tándem de una secuencia rica en guanina denominada secuencia telomérica,

miles de repeticiones de secuencia pero siempre hay un trozo de cadena sencilla.

La responsable de que exista esa secuencia es una enzima denominada telomerasa que añade

la secuencia telomérica al extemo 3' del telómero.

La telomerasa es una ribonucleoproteína, enzima que tiene, por tanto, un trozo de RNA.

Parte de ese RNA actúa como molde para la síntesis de la secuencia telomérica, de manera que

tiene un reacción de tipo transcriptasa inversa.




Página 12 de 14

Lo que ocurre es que la enzima se coloca sobre el extremo 3' del telómero y utilizando como

molde su RNA, sintetiza la secuencia telomérica, cuando termina se vuelve a desplazar al

extremo 3', así una vez tras otra, va añadiendo la secuencia telomérica.

La secuencia complementaria a la telomérica es sintetizada por la maquinaria propia de la

célula (DNA pol), pero siempre quedará una zona de cadena sencilla.

En los eucariotas inferiores a esa zona de cadena sencilla se van a unir una serie de proteínas

para proteger el DNA, que es mas fácil de hidrolizar.

En los eucariotas superiores, se forma lo que se

denomina un lazo T, en los que la cadena sencilla se

aparea con un segmento, con un trozo del propio

DNA.

El estudio de los telómeros está muy de moda porque

está muy relacionado con el cáncer y con el

envejecimiento. Su descubrimiento es relativamente

reciente

Se sabe que la telomerasa sólo esta presente en células de la línea germinal y en los tejidos

fetales pero está ausente en los tejidos de los adultos, a excepción de la piel, el colon, las

células sanguíneas, células que se tienen que dividir con mucha frecuencia.

De manera que cuando nacemos, nuestras células tienen un determinado numero de

secuencias teloméricas y división tras división se van acortando los telómeros, de manera que




Página 13 de 14

los tejidos adultos tienen menos repeticiones de las secuencias teloméricas que las de los

individuos jóvenes.

El 85-90% de los tumores tienen actividad telomerasa, lo que hace a las células inmortales.

-Replicación del DNA

mitocondrial

El DNA mitocondrial, tiene

una estructura circular

cerrada, similar al de

procariotas. Se le ha

descrito la existencia de

dos orígenes de

replicación, Ori H y Ori L. La

replicación comienza solo

en Ori H, y tiene lugar de

forma unidireccional, es

decir tiene lugar el avance

de una sola horquilla, y se

copia solo una de las

hebras, la replicación

avanza hasta llegar al otro

origen, Ori L, el cual da

comienzo a la replicación

de la otra hebra.

-Replicación de los genomas de RNA

Prácticamente la mayoría de los virus de vegetales y alguna parte de los virus animales

contienen como material genético RNA, en vez de DNA.

Se pueden dar varios casos:

Cadena RNA +, cadena con sentido. Ese RNA actúa como si fuera un RNA mensajero, de manera que la propia maquinaria de la célula podría directamente utilizar como mensajero el RNA del virus. Una de las primeras proteínas que se sintetizaría sería una RNA polimerasa dependiente de RNA, que lo que hace es sintetizar RNA, utilizando como molde RNA

Cadena RNA -, si la molécula de RNA es RNA –, es muy común que junto el RNA el virus ya lleve la RNA polimerasa dependiente de RNA.




Página 14 de 14

En los retrovirus, como por ejemplo el del SIDA, la molécula de RNA es un RNA bicatenario y

junto con el RNA entra una enzima denominada transcriptasa inversa, esta enzima no está

presente en las células eucariotas, tiene que entrar junto al virus, utiliza como molde el RNA y

fabrica a partir de RNA DNA que se insertará dentro del genoma de la célula hospedadora y

desde ahí será transcrito como si fuese un gen de la propia célula hospedadora.

bf-tema 3 metabolismo de Ácidos nucleicos

Documents