Fase S y duplicación DNA Flashcards
Introducción
–>La replicación del DNA tiene lugar dentro de la interfase en la etapa S
–>Antes del paso a la fase M (mitosis y citoquinesis) G2, se llevan a cabo algunos “controles de calidad”
–>Una proliferación celular mayor a lo normal puede ser detectada antes de la formación de un tumor, por esto se estudia la fase S
Modelos de replicación del DNA
1.-Modelo conservativo –> El duplex original se mantiene y se sintetiza uno completamente nuevo
2.-Modelo semiconservativo –> Cada dúplex posee 2 hebras, una nueva sintetizada y otra del dúplex original
3.-Modelo dispersivo –> Se entremezclan fragmentos del dúplex original y fragmentos sintetizado
Modelo en la célula
–>Se comprobo que el modelo semiconservativo es el que ocurre en la celula
–>Incubaron bacterias durante varias generaciones con N15 (isotopoestable, de mayor peso que N14). Durante la biosintesis de acidos nucleicos, las bacterias incorporaron N15 en su material genetico
–>DNA extraido de estas bacterias al ser sometido a una centrifugación en un gradiente de cloruro de cesio, evidencio mayor densidad de FNA de bacterias cultivas con N14
–>Despues, bacterias que presentabam exclusivamente N15 en su DNA se incubaron en medio de cultivo con N14, se constato que la densidad se encontraba en el promedio entre la densidad de DNA 15 y DNA 14
Replicación del DNA
1.- Célula de mamifero de la fase S dura alrededor de 8 horas polimerizando 6 mil millones de nucleotidos en 8 horas
2.-Principio general de síntesis –> A partir de una hebra molde se van incorporando nucleótidos complementarios a ella.
3.-Sintesis de DNA ocurre en sentido 5” a 3”. Todas las DNA polimerasas añaden nucleotidos en el extremo 3” de la hebra nueva
4.-Sintesis ocurre paralelamente en ambas hebras (bidireccional)
5.-Sintesis es unicamente en sentido 5” a 3”, habra una hebra que podra sintetizarse de manera continua (hebra lider), la otra hebra va a ser sintetizada por trozos (fragmentos de Okazaki), a medida que se va desplazando la horquilla de replicación (hebra discontinua)
6.-Replicación del DNA es asincronica, hay segmentos que se replican antes que otros
Necesarios para sintesis de DNA
Para que haya sintesis de DNA, es necesario
a)Hebra molde –> Contiene la secuencia de información
b)Hebra nueva –> Con un hidroxilo 3” disponible para establecer un enlace fosfodiester con el primer fosfato 5” del nucleotido nuevo a incorporar
c)Nucleotido trifosfatado complementario libre
d)Mantención antiparalelismo del DNA. Sin esa disposición no se generan las interacciones entre las bases nitrogenadas de ambas hebras (puentes de hidrogeno)
Inicio de la replicación
–>La replicación comienza en lugares especificos del DNA (origenes de replicación)
–>Estas secuencias contienen la información no codificante (no traducen para proteinas) solo marcan el inicio para que surja una burbuja de replicación
–>Sintesis ocurre en horquillas de replicación ubicadas en ambos extremos de dichas burbujas
–>Origenes de replicación de DNA son reconocidos por complejos proteicos ORC y como resultado de su interacción con el DNA desplaza una hebra sobre la otra, rompiendo los enlaces entre los nucleotidos y separandolas
Proteinas que se unen a la horquilla de replicación
1.- Helicasa –> Rompe los puentes de hidrogeno usando ATP
2.-Proteinas de unión a simple hebra RPA (eucariontes) o Proteinas SSB (procariontes) –> Impiden que se vuelvan a establecer los puentes de hidrógenos entre ambas hebras y que se cierre la horquilla. Ademas, reprimen un posible plgamiento de la monohebra sobre si misma, permitiendo la exposición de las bases nitrogenadas molde a las DNAs polimerasas
DNA polimerasa
–>Se une una DNA polimerasa α que presenta en su estructura una subunidad DNA primasa que cataliza la sintesis de pequeños fragmentos de RNA de 12 nucleotidos para que a partir de esta molecula se comience a polimerizar DNA (primer o cebador)
–>Para sintetizar DNA es necesario extremo 3”OH libre, a partir de este punto la DNA pol α puede comenzar su acticidad DNA polimerasa (cambio de actividad de DNA pol α). Estos fragmentos se conocen como primer y se generan en intervalos entre 150-200 nucleotidos en hebra retrasada
–>DNA polimerasa α presenta baja procesividad (capacidad de una enzima de llevar a cabo multiples ciclos cataliticos de forma progresiva sin disociarse de su sustrato) por lo que luego de polimerizar aproximadamente en 20 nucleotidos de DNA se desprende del DNA, permitiendo el ingreso de las polimerasas procesivas épsilon o delta “switch de las polimerasas”
Como evitar que un duplex se reduplique en un ciclo
–>En G1 se activan los complejos ORC que reconocen los origenes de replicación, permitiendo la asociación de enzima helicasa al DNA
–>ORC es fosforilado por quinasas durante el paso a fase S, activando helicasas
–>Cuando se termina de replicar, ORC permanece fosforilado, asociado al origen de replicación, impidiendo la unión de una nueva helicasa
–>Despues de la mitosis se desfosforila el ORC
Polimerización de DNA
–>Se necesita de enzimas DNA polimerasas que se unen a la hebra molde, añadiendo los nucleotidos complementarios, mediante la catálisis de la formación de un enlace fosfodiester en los extremos 3” OH de la hebra creciente y 5” P del nuevo nucleotido
–>DNA polimerasas procesivas (épsilon y delta) no se desprenden de la hebra gracias a las proteinas PCNA (sliding clamps) que se mantienen a ambas DNAs polimerasas unidas a la hebra de DNA aumentando su procesividad
–>PCNA se libera al alcanzar una región de DNA doble hebra
Polimerasas que participan en la replicación
1.-Épsilon –> Polimerasa de la hebra lider, alarga los fragmentos de DNA de la hebra lider
2.-Delta –> Participa en la hebra retardada formando los fragmentos de Okazaki, alarga los fragmentos de la hebra retardada
3.-Alfa –> Corresponde a la que actúa en el inicio de la replicación porque presente un dominio con actividad primasa
–>Estas enzimas tienen determinada fidelidad que es la capacidad para seleccionar el nucleotido complementario correcto. Fidelidad entre la polimerasa delta y épsilon es semejante, mientras que la de la polimerasa α es menor
Termino de la replicación
–>DNA polimerasa añade nucleotidos hasta termino de la cadena de DNA (hebra lider)
–>DNA polimerasa delta se asocia a enzimas RNAsa H FEN1 que permiten degradar el partidor de RNA del siguiente fragmento, incorporando nucleotidos de DNA
–>Discontinuidad entre fragmentos se mantiene, DNA ligaasa une los fragmentos de Okazako utilizando ATP
Problema topológico
–>Aumento de tensión y sobreenrollamiento del DNA molde
–>Topoisomerasas evitan el estrés torsional y resuelven el problema topologico
–>Topoisomerasa 1 produce un corte transitorio del enlace fosfodiester en una hebra y permite la rotación libre de una hebra sobre la otra, disminuyendo el aumento de la tensión del DNA. La energia es mantenido por el mismo enlace con el grupo fosfato, no requiere ATP
–>Topoisomerasa 2 producce un corte transitorio del dúplex de DNA, es activada en sitios de sobreenrollamiento donde dos duplex se cruzan uno sobre otro. Se corta uno de los duplex y crea un puente por el que pasa la otra doble helice, luego cataliza la unión del dúplex utilizando energia ATP
Replicación de los telómeros
–>Primers son eliminados y las DNA polimeras necesitan de un extremo 3” OH para comenzar la sintesis, la hebra retardada se iria acortando progresivamente en los telomeros despues de cada replicación. Para revertir esto, actua en la enzima telomerasa
–>Enzima telomerasa añade en los extremos de cada cromosoma nucleotidos a partir de una secuencia molde de RNA que es parte de la misma enzima (ribonucleoproteína)
–>Molde utilizado es de RNA pero agrega nucleotidos de DNA, alargando la hebra molde
–>Polimerasas DNA es dependiente de RNA, tiene actividad transcriptasa inversa
–>Esta enzima esta activa en gametos, celulas madres y cancerosas
Regulación de cantidad de división
–>Se regula por el acortamiento de telomeros, ya que cuando se acorta demasiado pierde su capacidad de ser reconocido como termino
–>Produce una respuesta en las enzimas que identifcan daños en el DNA, lo que las lleva a la senescencia celular replicativa
