17.-Preparación para replicación del ADN Flashcards
Qué elementos necesitamos para replicar el ADN?
-Los 4 desoxirribonucleótidos (dXTP) con X cada base nitrogenada, es decir, dATP, dGTP, dCTP, dTTP
-Las ADN polimerasas
-Enzimas
-
La replicación del ADN ocurre de 5’ a 3’ o de 3’ a 5’??
De 5’ a 3’
La replicación comienza en una secuencia especial llamada
Origen
Los nucleótidos se unen entre sí por enlaces
Fosfodiester
Por qué la síntesis de ADN va de 5’ a 3’?
En dos fundamentos:
Necesitamos un extremo 3’ libre para poder empezar a actividad polimerasa
No podemos empezar desde la nada, debe de haber una hebra de ADN o de ARN con un extremo 3’ libre previo desde el cual trabajar
Por qué la ADN pol necesita un Carbono 3 libre?
Porque las polimerasas llevan nucleótidos tipo ATP, es decir, son como ATP, o GTP, etc, pero con la diferencia de que llevan un azúcar desorribosa, entonces, tenemos a los dXTP con X como A G C o Timina, y necesitan de usar la energía de dos fosfatos, es decir, de dXTP a dXMP, cosa que el dXMP al final es un nucleótido que se pudo insertar a la cadena gracias al uso estratégico de esos dos grupos fosfatos, al igual como usamos el ATP como moneda de energía, entonces de nada sirve unirse por el extremo 5 de un nucleótido encontrándonos con su fosfato, el enlace fosfodiéster es entre un grupo fosfato y un carbono, y si la energía viene desde los tres fosfatos, de nada sirve unir un fosfato con otro fosfato, hay que hacerlo desde un extremo 3
La ADN polimerasa con su función polimerasa (elige y une los nucleótidos apropiados) replica de
5’ a 3’ (la lectura es al revés) (sintetiza de 5’ a 3’ en la cadena hija, porque necesita un extremo 3’ libre entregado por un primer que fue sintetizado de 3’ a 5’) (y avanza/lee de 3’ a 5’ a lo largo de la cadena molde)
La ADN polimerasa tiene una función exonucleasa (vuelve a leer por si se equivoca, así removiendo el nucleótido y volviendo a ponerlo, dejando un ADN discontinuo que se une por una ADN ligasa) de
3’ a 5’ (la lectura de la cadena en la que se basa es al revés)
La falta de fidelidad de una polimerasa explica en virus su
Capacidad de mutación
La procesividad consiste en
Cuánto tiempo una ADN pol se acoplará a un ADN mientras se replica
La fidelidad de una polimerasa depende de
La actividad de su función exonucleasa
La procesividad de una polimerasa depende de
La presencia de una proteína clamp, que actúa como un anillo que abraza a la ADN pol y la mantiene unida al ADN (esto podría ser de importancia para saber qué tipo de ADN pol actúa en la hebra principal, y cuál en la retrasada)
Qué proteínas se ven involucradas en la replicación del ADN?
(Se viene una lista)
ADN polimerasa
Une nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster
Primasa
Empieza la síntesis con un cebador de ARN
SSB
Single stranded binding protein, proteína de unión monocatenaria, se une para proteger hebras solitas (las molde), pues se pueden romper y dejar su contenido suelto en la matriz nuclear (se liberan cuando ya está hecha la cadena complementaria)
Helicasas
Separan las hebras al separar las bases nitrogenadas indirectamente desenrrollan al ADN a una velocidad de 100 vueltas por segundo con uso de ATP, lo que lleva a que se tense y formen nudos (sobre enrollamiento)
Topoisomerasas
Evitan la tensión antes de que la helicasa separe a las hebras, cosa que previene que se formen nudos, se vuelva a enrollar, se vuelvan a unir, o se rompan las hebras monocatenarias molde después de separar al ADN
Topoisomerasa 1: Trabajan con una cadena a la vez (la cortan, la pasan sobre la otra y ligan el ADN, sacando tres nudos/vueltas al hacer esto) (Quitan tensión)
Topoisomerasa 2: Trabajan con las dos cadenas a la vez, también es llamada girasa (Cortan a la doble cadena de ADN, y la pasan por otra doble cadena, sacando un gran nudo a gran escala) (Desenrollan a gran escala)
Removedor de primers
Remueven los cebadores de ARN (puede ser una proteína aparte, como en eucariotas, o una actividad exonucleasa de ARN de una polimerasa, como en las procariotas), este espacio luego es rellenado por la actividad polimerasa 5’ a 3’ de una ADN polimerasa
ADN ligasa
Unen lugares discontinuos de ADN, es decir, cuando tenemos un fosfato de un Carbono 5 libre de un nucleótido con el Carbono 3 libre del siguiente, y como la ADN polimerasa sólo hace enlaces fosfodiéster entre un grupo 3’ libre con su grupo fosfato de su dXTP en su extremo 5’ (y no tiene en dónde poner ese nucleótido y usar su energía), entonces necesitamos una ligasa para unir los extremos de dos nucleótidos ya encajados con la hebra molde, pero no unidos entre sí
En qué caso necesitaríamos de la acción de una ADN ligasa?
- Unir ADN nuevo luego de eliminar al cebador
- Unir ADN nuevo luego de equivocarse y usar la función exonucleasa y polimerasa para corregir
- Unir los fragmentos de okazaki (Mini fragmentos que se hacen de manera discontinua en la hebra retrasada, lo veremos después)
- Unir los extremos del ADN cuando el ADN es circular (como en procariotas)
Como la replicación del ADN en eucariotas ocurre en ambas hebras a la vez, ¿Cuál será el problema?
Que una parte podrá ser sintetizada continuamente en sentido 5’ a 3’, avanzando de 3’ a 5’ lo largo de su hebra mientras se desenrolla el ADN (Cadena principal)
Pero otra hebra, como el ADN es complementario, estará sólo de 5’ a 3’ para ser leída mientras avanza el desenrollamiento, por lo que tendrá que ser constantemente replicada en sentido inverso a cómo avanza el desenrollamiento del ADN para permitir la función polimerasa 5’ a 3’ (que lee de 3’ a 5’ en la molde), por lo que será de forma discontinua, formando fragmentos de okazaki y avanzando de forma más lenta, pues debemos de usar primers, luego polimerasas, luego eliminar los primers, reemplazarlos por ADN, y luego usar ligasas para unirlos con el fragmento de okazaki siguiente, por ello su nombre (cadena retrasada)
Si no podemos reemplazar los primers para unir los extremos con una ligasa en casos de un ADN circular, ¿Qué pasa con los primers en los extremos del ADN cuando este termina de replicarse?
La función exonucleasa podrá ser usada, pues va de 3’ a 5’, pero no tenemos ningún nucleótido antes para poder agarrarnos de un extremos 3’ para poder usar la función polimerasa, entonces, en conclusión, los extremos de todos nuestros ADN’s se recortan día a día por este fenómeno (en un promedio de 100 pares de base por día) (a las 125 replicaciones se pierde el telómero)
Entonces, ¿Estamos muriendo día a día?
Bueno, no es tan así, porque los cromosomas en sus extremos tienen secuencias de ADN hechas para ser recortadas, llamadas telómeros
Qué pasa si mis telómeros se gastan?
Entonces empiezas a recortar tus secuencias de ADN codificante, envejeciendo y muriendo (ahora sí) (entonces, si encontráramos o sintetizáramos una polimerasa que pudiera funcionar de 3’ a 5’, no envejeceríamos)
Qué son los telómeros?
Son secuencias repetidas de ADN (TTAGGG repetido muchas veces) al final de los cromosomas, que no codifican proteínas, pero que te protegen del acortamiento en cada replicación del ADN, se hacen durante el desarrollo embrionario (células embrionarias) gracias a la telomerasa (También presentes en gérmenes, células madre poco diferenciadas, ¡y en células cancerígenas!) (De su largo depende el período de vida de una célula)
Qué es la telomerasa?
Es una transcriptasa inversa (una ribonucleoproteína) que sintetiza los telómeros
Cómo funciona la telomerasa?
La telomerasa viene con la plantilla AACCCAAC (donde AACCC es el molde para la secuencia TTAGGG de los telómeros)
En donde primero reconoce el extremo monocatenario de una hebra (porque se remueve el último primer de okazaki quedando, un extremo 3’ más largo), para luego reconocer una secuencia TTG (o sólo TG) en dirección 5’ a 3’ (AAC en ella), una vez unida (quedando la telomerasa de 3’ a 5’), alarga a la secuencia TTG como si TTG fuera un primer, y la alarga según la complementariedad de bases que le sigue (CCCAAC–>GGGTTG en esta nueva hebra), ojo, que en base a este molde de TTG, y una plantilla de ARN, se forma ADN, por eso es una transcriptasa inversa
Luego hace lo mismo, uniéndose a TTG de nuevo, quedando la cadena 5’ a 3’ completada con ADN, pero la cadena que quedó, que antes era usada por la telomerasa, queda vacía, que es como un tipo de hebra rezagada, entonces es rellenada de 5’ a 3’ por una ADN polimerasa alfa y epsilon en el caso eucarionte, quedando un primer de ARN al final sin poder ser reemplazado por ADN, pero es del telómero que no codifica nada, y le permitirá ser protegido después por un complejo proteico que le hace un nudo, además en todo este tiempo que se le da la oportunidad a la telomerasa para construir telómeros, el telómero ya es largo, entonces da lo mismo, eso sí, si hubiera una forma de alargar este proceso durante la gestación, entonces todas sus células vivirán por muchos más años, y si haces lo mismo, pero clonando, como en el ejemplo de Dolly, veremos que envejecerá más rápido, en el sentido de que heredas la edad genética de tu clon molde
