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replicacion

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replicacion Powered By Docstoc
					                                                 La importancia de la replicación del ADN
                          REPLICACIÓN                        en la medicina
                                                                                         La replicación del material genético es
    Propiedades generales                                                                esencial a la vida
    del proceso de                                     mitosis
    replicación
                                                                                         Errores en la replicación son el origen de las
    Biosíntesis del ADN                                                                  enfermedades hereditarias
                                                       meiosis
    El mecanismo de la
    replicación
                                                                                         Errores en la replicación son causa primaria
    La maquinaria de la                                                                  de canceres
    replicación
    La Replicación en                                                                    Existen patologías por incapacidad de
    Eucariotas                                                                           reparar errores cometidos en la replicación
    Telómeros y                                                   mitosis
    Telomerasas                                                                          Los patógenos tambien replican. Entender
    Transcriptasas Reversas                                                              estos procesos permite establecer terapias
                                                                                         especificas

                                                                                         Muchos antibioticos inhiben la replicación
                                                                                         de microorganismos

1                                            2




                                                    El experimento de Meselson y Stahl
      Tres posibles modelos de replicación




                                                          •La replicación es semiconservativa
                                                          •Cada hebra se usa como molde para sinte tizar otra
                                                          • Los nucleótidos se unen por complementariedad
                                                          • Se sintetiza una cadena nueva a partir de cada hebra vieja
                                                          • Se respeta la disposición antiparalela de las hebras

3                                            4
                 Direccionalidad de la replicación                               Origenes,
                                                                                 Origenes, burbujas y horquillas de replicación

                                                                                  La replicación se inicia en sitios
                                                                                  particulares (orígenes de replicación)
                                                                                  Cada origen define un replicón
                                                                                  (unidad de replicación independiente)
                                                                                  A partir de cada origen la replicación
                                                                                  avanza bidireccionalmente
                                                                                  Se forma una burbuja de replicación
                                                                                  formada por dos horquillas que
                                                                                  avanzan en direcciones opuestas

                                                                                                horquilla 1            horquilla 2




5                                                                            6




         Replicación de ADN circular y lineal                                         Replicones simples o múltiples
    1.   Theta   Cromosoma bacteriano    3.   Lineal   Cromosoma eucariota




    2.   Círculo rodante Bacteriófagos




7                                                                            8
                                Reacción de Síntesis
                                                                                      La replicación es semidiscontinua
                                                                           Todas las polimerasas catalizan la elongación de cadena in dirección 5´-3´
                                                                           Las dos hebras están orientadas en dirección antiparalela
                                                                           Solo una hebra avanza continuamente leyendo una hebra molde en
                                                                           dirección 3´ 5´
                                                                           La hebra complementaria se debe sintetizar en fragmentos discontinuos




En la síntesis de la nueva
    cadena se generan:
•        enlaces fosfodiester
        (covalentes)
•       puentes de H
        entre las bases
        complementarias


    9        La síntesis ocurre en dirección 5´ 3´                    10




                                             La hebra retrasada se
                                            sintetiza en fragmentos
                                                   de Okazaki
                                                                                                                   La replicación es
                                                                                                                   semi-
                                                                                                                   semi-discontinua




11                                                                    12
                 La replicación es un proceso complejo
                                                                                                      El mecanismo de la replicación
                                                                   Señales:
                                                                      Ori C
                                                                                               INICIACION
                                                                      Ter
                                                                                                  Reconocimiento de origenes de replicación
                                                                                                  separación de hebras
                                                                   Enzimas principales:
                                                                                                  Posicionamiento de maquinaria transcripcional
                                                                                               ELONGACION
                                                                        ADN polimerasas
                                                                                                  Crecimiento bidireccional de las horquillas de
                                                                        Primasas
                                                                                                  replicación
                                                                        Ligasas                   Replicación semiconservativa, semidiscontinua,
                                                                        Helicasas                 coordinada
                                                                        Topoisomerasas         TERMINACION
                                                                                                  Reconocimiento de señales de terminación
                                                                                                  Desensamble de replisomas
Mapa de genes involucrados con la replicación y reparación en E. coli

13                                                                                        14




                                   Inicio de la replicación en procariotas:
                                                       Separacíon de las hebras                             Ensamblaje del replisoma
                                         Proteína DnaA


                                                           Proteína DnaA se une a
     Repetidos 13 pb ricos en AT
                                         Repetidos 9 pb    AND superenrrollado en
                                                           OriC.

                                                           Genera tensión disociando
                                                           repetidos adyacentes

                                                           La helicasa comienza
                                                           disociación de hebras

                                                           Se asocian proteínas de
                                                           unión a cadena simple




15                                                                                        16
     Elongación                 Resolución de la replicación en la hebra retardada




17                              18




                                            ADN Polimerasa I
        Terminación                                 Kornbnberg, 1957


     Secuencias                 ACTIVIDAD POLIMERASA
     terminadoras               •    Necesita Mg++ como cofactor
     Retienen las horquillas    •    La energía es provista por la liberación de PPi
     de replicación
                                •    El ADN actúa como molde
     Contienen secuencias
                                •    Necesita un cebador que ofrezca un exrtremo
     que facilitan la                3´OH libre para agregar nucleótidos
     decatenación y
                                •    La elongación ocurre en dirección 5´    3´
     separación de los
     cromosomas resultantes
     Requieren elementos de
     terminación particulares




19                              20
        ADN Polimerasa I                                                                          FIDELIDAD DE LA REPLICACIÓN
     ACTIVIDAD EXONUCLEASA                                                               • Esta dada por la actividad exonucleasa 3´-´5´

        •3´ 5´ “Proofreading”                                                            • Requerimiento de primers
        corrección de síntesis                                                           • Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si no hay
                                                                                         apareamiento exacto en los nucleótidos previos
                                                                                         • Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´-5´.




                                                 •5´ 3´ “Nick Translation”
                                                 reemplazo de cebadores




21                                                                                  22




     ADN Polimerasa III                                                             El anillo corredizo y la procesividad
      La DNA Pol III es la enzima principal en la replicación
      Multimérica, con varias subunidades                                                 El core de DNA Pol III es poco procesivo
                                                      ???                                 El anillo corredizo asegura una muy alta
                                                                                          procesividad
                                                      3’ 5’ exonucleasa
                                                                             core

                                                      Pol C: polimerasa




      dimerización                                     Anillo corredizo


                                                        clamp loader
                                                        (cargador del anillo)




23                                                                                  24
     Avance de la horquilla                                    Coordinación de hebras
     de replicación




                              La DNA Pol III funciona
                              como dímero

                              Las hebras crecen de
                              modo coordinado,
                              avanzando en la
                              dirección de la horquilla




25                                                        26




27                                                        28
        ADN polimerasas procariotas                                                Primasa:
                                                                                   Primasa: síntesis del cebador

                                                 Polimerasas
     Características                      I            II         III
     Subunidades                         1             >4        >10
     Peso Molecular                   103.000        88.000    830.000
     Exonucleasa 3´     5´               si            si         si
     Exonucleasa 5´     3´               si            no         no
     Vel.Polimerización (nt/seg)       16-20           40      250-1.000
     Procesividad (*)                  3-200         1.500     >500.000

     * Nucleótidos incororados antes de disociarse del ADN


         Las DNA Polimerasas son enzimas elongadoras
         Necesitan un cebador 3´OH


29                                                                         30




     Helicasa:
     Helicasa: Separación de las hebras de ADN
                                                                                 Girasa (topoisomerasa II )
                                                                                Eliminación de tensión durante la replicación




                                                                                                                                  QUINOLONAS
                                                                                                                                  QUINOLONAS
                                                                                                                                (ácido nalidíxico)
                                                                                                                                (ácido nalidíxico)
                                                                                                                          Se une a la subunidad A de la
                                                                                                                          Se une a la subunidad A de la
                                                                                                                           DNA girasa (topoisomerasa)
                                                                                                                           DNA girasa (topoisomerasa)
                                                                                                                            espectro: Gram-positivos e
                                                                                                                            espectro: Gram-positivos e
                                                                                                                               infecciones urinarias
                                                                                                                                infecciones urinarias



31                                                                         32
     Resolución de los cromosomas duplicados                                            ADN Polimerasas Eucariotas

                                                                                                     alfa         delta         Beta       epsilon      gama
                                                                      Localización                 nuclear       nuclear      nuclear      nuclear   mitocondrial
                                                                                                  replicación
                                                                                                                replicación
                                                                      Función                      retardada                reparación reparación? replicación
                                                                                                                 continua
                                                                                                    Cebado
                                                                      Funcíón similar en E.coli    DNA Pol I    DNA Pol III   DNA Pol II
                                                                      Polimerización 5´ 3´              +           +             +          +            +
                                                                      Exonucleasa 3´ 5´                 -           +             -          +            +
                                                                      Asociada a DNA primasa            +           -             -           -           -
                                                                      Acepta primer de ARN              +           +             -          ?            -
                                                                      Acepta primer de ADN              +           +             +          +            +
                                                                      Sensible a afidicolina            +           +             -          +            -




33                                                               34




                           La replicación en los eucariotas       La replicación en los eucariotas
                               es similar a la bacteriana             es similar a la bacteriana

                                                                      La unión de PCNA (proteína tipo
                             Reconocimiento de origenes y             anillo corredizo) desplaza a la
                             unión de helicasa (antigeno T)           polimerasa α y recluta a la
                                                                      polimerasa δ que continua la
                                                                      sintesis de la hebra continua
                             La helicasa comienza la
                             disociación de hebras
                                                                      Se une el complejo formado por la
                             Se asocian proteínas de unión a          primasa y polimerasa α, a la hebra
                             cadena simple que mantienen las          retardada, se sintetiza el cebador
                             hebras en condiciones para la
                             replicacion (RPA)                        Se une la proteína RFC a la he bra
                                                                      retardada y la polimerasa α
                             Se une un complejo formado por la        procede a la síntesis de los
                             primasa y polimerasa α, y se             fragmentos de Okazaki
                             sintetiza el cebador

                             Se une la proteína RFC y comienza
                             la síntesis por la polimerasa α




35                                                               36
     La horquilla de replicación eucariota
                                                                       El problema de replicar los extremos de moléculas
                                                                                        de ADN lineales




                                                                            Como se inicia la replicación en el extremo 5´?
37                                                                     38




                    Replicación en los telómeros                                  REPLICACIÓN DE LA CROMATINA
                    Telomerasa
                    •Enzima que cataliza la síntesis de los extremos
                    •Ribozima que contiene una molécula de ARN
                    que sirve como molde
                    •El ARN guía la adición de los nucleótidos
                    correctos
                    •Niveles variables de actividad de la telomerasa
                    •regulan la división celular y el envejecimiento




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