4.2 REPLICACION DEL GENOMA EUCARIOTICO
La replicacion del genoma eucariota transcurre en la fase S del ciclo celular de modo similar al de los procariotas: es semiconservativa y bidireccional; la hebra conductora se sintetiza de manera continua y la retardada de forma discontinua, en forma de fragmentos de okazaki que luego se unen, y tambien se requiere un ARN cebador para que los DNA polimerasas inicien la replicacion.
Aunque es muy similar a la de procariotas presenta estas diferencias:
-Intervienen, al menos 5 tipos diferentes de DNA polimerasas
-El genoma eucariota consta de varios cromosomas lineales con un total de unos 3 x 109 pares de bases. Si se replica al ritmo que en E. coli (30 minutos) tardaria 30.000 minutos, es decir, unas 3 semanas. Para que el proceso solo tarde unas cuantas horas, existen numerosas burbujas de replicacion y no solo una a lo largo de cada cromosoma. En el genoma humano, por ejemplo, pueden existir unos 30000 puntos de replicacion, lo que acelera en gran medida el proceso de replicacion.
-Otra caracteristica peculiar del cromosoma eucariota es que el ADN se encuentra asociado con los octameros de histonas, en forma de nucleosomas, por lo que, ademas de replicarse el ADN deben duplicarse tambien las histonas. Al parecer, tanto los nuevos nucleosomas como los antiguos se reparten de manera:
El mecanismo
para la sÃntesis del DNA en eucariontes probablemente es similar al proceso en
procariontes.
Las principales complicaciones adicionales
son que el DNA en eucariontes se organiza en varios cromosomas lineales y que el DNA es mucho más largo que el que se
encuentra en los procariontes. El
movimiento de la DNA polimerasa es mucho más lento que en los procariontes;
para compensar esto, una célula eucarionte tiene mas o menos 20 000 moléculas
de la enzima. Esto permite que se forme un numero mayor de horquillas de
replicación, por ejemplo 2000 o más, en los cromosomas eucariontes. También se
forman fragmentos de okazaki más pequeños, con longitud de 40 a 300 bases.
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De esta manera
en general la replicación del DNA es mucho más rápida que la de E. coli.
Terminación de la replicación: sÃntesis de los
telómeros
El final de la
replicación en eucariotas tiene que resolver el problema del acortamiento de
los cromosomas. Para ello ha desarrollado la estructura de los telómeros y
telosomas, y la actuación de una nueva enzima emparentada con las
retrotranscriptasas: la telomerasa.
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BIBLIOGRAFIA
http://www.slideshare.net/josemanuel7160/tema-12-genetica-molecular-replicacin-transcripcin-y-traduccin
4.3. CONTROL GENETICO DE LA REPLICACION
El proceso
resultante de la duplicación de ADN se conoce como división celular, la cual se
ha estudiado a nivel citológico estableciéndose ciertas pautas cubiertas por lo
que se conoce como ciclo celular.
La mayor parte
de los estudios de ciclo celular se han llevado a cabo empleando S. cerevisiae,
la levadura del pan y la cerveza también conocida como la levadura de gemación
por su caracterÃstico estilo de división. En el caso de este organismo hay que
añadir la ventaja de que actualmente se conocen los aproximadamente 16 millones
de pares de nucleótidos que constituyen la secuencia completa de su genoma.
El DNA tiene que duplicarse a lo largo del ciclo celular
para que las células hijas tengan la misma cantidad de DNA que la célula
de que proceden. Por tanto ha de haber un acoplamiento perfecto entre
replicación y división celular. El tiempo que tarda una célula en dividirse se
llama tiempo de generación (T) que, en el caso de E. coli en
condiciones óptimas de crecimiento (medio rico, 37 ºC, buena aireación)
es 20 min; si crecemos E. coli en condiciones limitantes este tiempo
puede alargarse hasta 60 min. El tiempo de generación es variable y depende
de las condiciones ambientales de crecimiento. El tiempo que tarda el
DNA de E. coli en replicarse se llama tiempo de replicación
(C) y es de 40 min en condiciones normales. Desde
que termina una ronda de replicación hasta que la célula se divide, pasa
un tiempo de 20 min. que se llama D.
¿Como es que siendo C y D constantes T es variable
?. La velocidad de elongación en la replicación es constante, es decir,
las horquillas avanzan a la misma velocidad, pero la frecuencia con que
se inicia una ronda de replicación no es constante. Esto significa que
el control de la replicación se efectúa a nivel de iniciación, cuando
la célula crece mas deprisa y por tanto T es mas pequeño, el DNA no se
replica más rápidamente, sino que las rondas de replicación se inician
con más frecuencia, de hecho, en condiciones óptimas las rondas de replicación
se solapan, es decir empieza una ronda antes de haber acabado la anterior.
El siguiente esquema muestra cómo estarÃa el DNA de
una célula con un tiempo de generación de 60 min., el DNA se representa
lineal para simplificar el esquema:
Una vez que se inicia
una ronda, no debe iniciarse otra hasta pasado un tiempo T. ¿Qué es lo
que bloquea la reiniciación? En los 245 pb de oriC hay 12 secuencias
GATC conservadas. Estas secuencias son sustrato de la enzima Dam
metilasa, que introduce un grupo metilo en una A (dam =
deoxyadenosin metilasa) de la secuencia GATC de un DNA
hemimetilado (una banda metilada y la otra no).:
La metilasa
Dam no actúa inmediatamente, sino que tarda unos 2 min. en metilar la
hebra complementaria. Las GATC de oriC tardan mucho más, ver más adelante.
Durante estos dos minutos dicho DNA hemimetilado constituye una señal
que impide la reiniciación (esto supone una ventana a lo largo de la cual
estas secuencias actúan como señales de reparación). Estas señales interaccionan
especÃficamente con la membrana que secuestra secuencias GATC hemimetiladas
(si ambas están metiladas o ninguna está metilada no existe esta interacción).
El oriC secuestrado en la membrana no es activo, esto es lo que explica
que no haya una nueva iniciación:
Existe
una proteÃna unida a la membrana llamada secA que impide que entre
la DnaA. Las secuencias unidas en la membrana tardan 10 min en metilarse
del todo, después se liberan de dicha membrana, interaccionan con Dna
A y se inicia otra ronda de replicación.
Ese origen ha de activarse de forma sincronizada con
la división celular. Lo más lógico es pensar que lo que controla la frecuencia
de iniciación son los niveles de proteÃna DnaA, sin embargo sé vio que
los niveles de DnaA no fluctúan a lo largo del ciclo, sino que permanecen
constantes. Lo que varÃa en realidad es la cantidad de DnaA activa. Para
que la proteÃna, DnaA esté activa y reconozca las cajas DnaA, ha de estar
desagregada y acomplejada con ATP. Esta es la representación de la hipótesis:
Los fundamentos
de nuestro conocimiento actual del ciclo celular en levaduras vienen de la
búsqueda sistemática de mutaciones en genes que codifican para componentes de
la maquinaria del ciclo.
Estos estudios
han permitido identificar una familia de proteÃnas quinasas dependientes de ciclina, -Cyclin Dependent Kinases, Cdk- que incluyen a Cdc28 de S. cerevisiae, y a su homólogo
en S. pombe cdc2, y que
juegan un papel central en los procesos claves del ciclo celular: la entrada en
ciclo, la sÃntesis de ADN y la regulación de la mitosis. Estas quinasas son las
subunidades catalÃticas de un complejo que incluye también na subunidad
reguladora, denominada ciclina, necesaria para la función del complejo
al determinar la localización o la especificidad de sustrato de la quinasa.
En los últimos
años se han encontrado también homólogos a estas quinasas en todos los
eucariotas en los que se han buscado, y que incluyen desde el gusano nematodo Caenorhabditis elegans, a la mosca Drosophila melanogaster , a mamÃferos
como el ratón y el hombre y plantas como Arabidopsis
thaliana, indicando que el sistema de control del ciclo celular es general
en todos los eucariotas y validando a las levaduras como modelos de estudio.
BIBLIOGRAFIA
http://fbio.uh.cu/sites/genmol/confs/conf4/p3.htm
enfermeraeninmunologaygentica.blogspot.com
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