Replicacin, mantenimiento y reorganizacin del ADN

Ciclo celular y replicacin del ADNEL ADN es la molcula que permite perpetuar la vida. LA REPLICACIN DEL ADN:Es esencial que la replicacin permita la transmisin fiel de la informacin gentica de padres a hijos.Ocurre durante la fase S del ciclo celular.

ADNLa molcula de ADN es una doble hlice antiparalela (Watson y Crick 1953)La funcin codificante del ADN est determinada por la secuencia de sus nucletidos (bases)Para la replicacin del ADN, se necesita una maquinaria enzimtica:ADN polimerasas: desempean funciones de replicacin y reparacin.En procariotas: Polimerasas I: Reparacin y asistencia en replicacin Polimerasas II: Reparacin Polimerasa III: Replicacin (+++) En eucariotas:ADN polimarasa alfa: Sntesis de ADN nuclear, y participa en la reparacin del ADNADN polimerasa delta: Sntesis de ADN nuclear, actividad correctoraADN polimerasa gamma: Sntesis de ADN mitocondrialADN polimerasa epsilon: Participa en la reparacin del ADN, actividad correctora ADN polimerasa beta: Participa en la reparacin del ADN

Todas las ADN polimerasas aaden un desoxirribonuclesido 5-trifosfato al grupo 3hidroxilo de una cadena de ADN creciente (hebra cebadora)

Las ADN polimerasas :Catalizan la elongacin de las cadenas de ADN usando como sustratos nucletidos trifosfato, se forma un enlace fosfodister y a medida que se incorporan a la cadena recin formada, liberan 2 grupos fosfatos terminales.

Replicacin del ADN

Sntesis de las hebras conductora y tarda de ADNLa hebra conductora se sintetiza de forma contnua en la direccin del movimiento de la horquilla de replicacin. La hebra tarda se sintetiza en pequeos fragmentos en sentido opuesto al resto de la replicacin.Los fragmentos de Okazaki se unen por accin de la ADN ligasa.

ADN: otras enzimas que participan en su replicacin son:Topoisomerasas: rompen en forma reversible las cadenas de ADN.Topoisomerasa I: rompe slo una cadena de ADN.Topoisomerasa II:. rompe en forma simultnea ambas cadenas.

Helicasas: desenrollan las 2 cadenas de ADN y se ubican en la cabeza de la horquilla de replicacin

Primasas: sintetizan los iniciadores de ARN (cebadores o primers) que se necesitan para iniciar la replicacin

Ligasas: catalizanla formacin de enlaces covalentes entre los fragmentos de Okazaki en la sntesis de la cadena de ADN retrasada, y entre los segmentos viejos y nuevos formados durante la reparacin del ADN

Proteinas de unin al ADN monocatenario: estabilizan la cadena molde de ADN desenrrollada mantenindola en un estado de cadena nica para ser copiada por la polimerasas.

Origen de los fragmentos de Okazaki con cebadores de ARNLos fragmentos cortos de ARN sirven como iniciadores sobre los que puede actuar la ADN polimerasa

Eliminacin de los cebadores de ARN y unin de los fragmentos de OkazakiADN ligasaADN polimerasa rellena los espacios entre los fragmentos de Okasaki

ADN polimerasas en bacterias y en mamferosSntesis de hebra conductoraSntesis hebra retrasada

Protenas accesorias a la polimerasaRPC: protena de enganche de cargaPCNA: Antgeno nuclear de clulas proliferativas. Protena de enganche deslizante.

Accin de la helicasa y de las protenas de unin al ADN de cadena simple

Accin de las topoisomerasas durante la replicacin del ADNCuando las dos hebras de ADN estn desenrolladas, el ADN de la cabeza de la horquilla de replicacin rota en direcci opuesta, las molculas circulares se enrollan sobre s mismas.Las topoisoerasa catalizan la rotura y la unin reversible de las hebras de ADN

ABCDDoble lectura de la ADN polimerasa (delta y epsilon en eucariontes, III en procariontes)

Orgen de replicacin en E coli

Orgenes de replicacin en cromosomas eucariticosMltiples orgenes, cada uno produce una horquilla de replicacin

El complejo de reconocimiento del origen (ORC) reconoce a una secuencia conservada y recluta a protenas adicionales includa la MCM helicasa.

Accin de las telomerasasLa telomerasa tiene su propia molcula de ARN complementaria del ADN telomrico con el que se une.El ADN telomrico es una secuencia repetidda simple con un extremo 3 suelto en la hebra conductora recin sintetizada.

Herencia epigentica de H3 centromrica

Reparacin del ADN

Dao espontneo del ADN

Daos al ADN inducidos por:

1. Reparacin por inversin directa del ADN daado

2. a. Reparacin por escisin de bases2. Reparacin por escisin

2. b. Reparacin por escisin de nucletidos de los dmeros de timinaEj. patolgico: Xeroderma pigmentosa con produccin de tumores cutneos

2.b. Enzimas que participan en el sistema de reparacin mediante escisin de nucletidos en clulas de mamferos.XPC: reconoce lesiones en el ADN (ej. Dimeros de Timina)

XPB y XPD: helicasasSe desenrolla el ADN por las helicasasXPG y XPF/ERCC1: endonucleasas, se incorporan al compelo para eliminar el oligoucletido daadoADN polimerasa rellena el hueco y la ligasa lo sella.

2.b. Reparacin por escisin de nucletidos acoplada a la transcripcin en clulas de mamferos

3. Reparacin por falta de complementariedad de bases (en procariontes)

3. Reparacin por falta de complementariedad de bases (en eucariontes)La mutacin con prdida de funcin de uno de los componentes de este sistema es responsable de la produccin del 50% de los casos de cncer colorectal hereditario no poliposo.

4. Sntesis de ADN translesin

5. Reparacin de roturas de doble hebra Alteraciones en este sistema de reparacin pueden originar cncer de mama hereditario(Ej. BRCA2).

Si hay una lesin en el DNAReparacin del DNAProliferacin NormalErrores en la reparacin Dao severo en el DNAArresto del ciclo celularProliferacin anormalMutaciones Aberraciones Cromosmicas-Apoptsis-Necrosis

Reorganizacin del ADN

1. Recombinacin homloga.Ej. Meiosis en la gametognesis

Modelo de Holliday para la recombinacin gentica homloga

Identificacin de la unin de Holliday mediante microscopa electrnica

Isomerizacin y resolucin de las uniones de Holliday

Iniciacin de la recombinacin por roturas de doble hlice

Funcin de la protena RecA en la recombinacin gentica homloga

Filamentos formados por la unin de las protenas RecA (procariontes)(A) y Rad 51 (humanos) (B) al ADN (microscopa elctrnica)

Migracin de ramas y resolucin de las uniones o intermediarios deHolliday

1. Recombinacin especfica de sitio.a. Transposicin va intermediarios de ADN (transposones).

1. Recombinacin especfica de sitio.b. Transposicin va intermediarios de ARN (retrovirus).

Autoevaluacin:Explique qu ventaja evolutiva representa la actividad 3-5exonucleasa de algunas ADN polimerasas.

2) Mencione el conjunto de patologas ms frecuentes que se producen como consecuencia del dficit de funcin del sistema de reparacin de escisin de nucletidos.

3) Explique por qu la alteracin en el funcionamiento de lossistemas de reparacin del ADN favorecen la aparicin de neoplasias.

4) Explique qu ventaja evolutiva presentan los mecanismos de recombinacin gentica.

Autoevaluacin:5) Mencione en qu momento de la vida del hombre y de la mujerSe produce recombinacin gentica homloga (integracin conHistologa y Embriologa).

6) Explique qu diferencia presenta el nivel de expresin de la telomerasa entre una clula madre y clulas que adquirieron un destino celular determinado (integracin conHistologa y Embriologa).