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REPLICACIÓNREPLICACIÓN

Propiedades generalesdel proceso de

replicaciónBiosíntesis del ADNEl mecanismo de lareplicación

La maquinaria de lareplicación

La ReplicaciónenEucariotas

TelómerosyTelomerasas

TranscriptasasReversas

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La importancia de la replicación del ADNLa importancia de la replicación del ADNen la medicinaen la medicina

La replicacióndel material genético esesencial a la vida

Erroresen la replicaciónson el origende lasenfermedadeshereditarias

Erroresen la replicaciónson causa primariade canceres

Existenpatologíasporincapacidad derepararerrorescometidosen la replicación

Los patógenostambienreplican. Entender

estosprocesospermite establecer terapiasespecificas

Muchosantibioticos inhibenla replicaciónde microorganismos

mitosis

mitosis

meiosis

3

Tres posibles modelos de replicaciónTres posibles modelos de replicación

4

El experimento deEl experimento de MeselsonMeselson yy StahlStahl

••La replicación esLa replicación essemiconservativasemiconservativa

•Cada hebra se usa como molde para sintetizar 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

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DireccionalidadDireccionalidad de la replicaciónde la replicación

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OrigenesOrigenes, burbujas y horquillas de replicación, burbujas y horquillas de replicación

La replicación se inic ia en sitiosparticulares (orígenes de replicación)

Cada origen define un replicón(unidad de replicac ión independiente)

A partir de cada origen la replicaciónavanza bidirecc ionalmente

Se forma una burbuja de replicaciónformada por dos horquillasqueavanzan en direcciones opuestas

horquilla 1 horquilla 2

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Replicación de ADN circular y linealReplicación de ADN circular y lineal

1. Theta Cromosoma bacteriano

2. Círculo rodante Bacteriófagos

3. Lineal Cromosoma eucariota

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Replicones simples o múltiplesReplicones simples o múltiples

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Reacción de SíntesisReacción de Síntesis

En la síntesis de la nuevacadena se generan:

• enlaces fosfodiester

(covalentes)• puentes de H

entre las basescomplementarias

La síntesis ocurre en dirección 5  3 10

La replicación esLa replicación es semidiscontinuasemidiscontinua

 Todas las po limerasas catalizan la elongac ión de cadena in direc ción 5 -3

Las dos hebras están orientadas en d irec ción antiparalela

Solo una hebra avanza continuamente leyendo una hebra molde en

dirección 3´5´La hebra complementaria se debe sintetizar en fragmentos discontinuos

11

La hebra retrasada seLa hebra retrasada sesintetiza en fragmentossintetiza en fragmentos

dede OkazakiOkazaki

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La replicación esLa replicación essemisemi--discontinuadiscontinua

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LaLa replicaciónreplicación esesunun procesoproceso complejocomplejo

Señales:

Ori C

 Ter

Enzimas principa les:

ADN polimerasas

Primasas

Ligasas

Helicasas

 Topoisomerasas

Mapa de genes involucrados con la replicación y repa ración en E. c oli 

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El mecanismo de la replicaciónEl mecanismo de la replicación

INICIACION

Reconoc imiento de origenes de replicac iónseparación de hebras

Posic ionamiento de maquinaria transcripc ional

ELONGACION

Crecimiento bidirecc ional de las horquillas dereplicación

Replicación semiconservativa, semidiscontinua,coordinada

 TERMINAC IONReconoc imiento de señales de terminac ión

Desensamble de replisomas

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Repetidos 3 pb ricos en AT

Proteína DnaA

Repetidos 9 pb

Proteína DnaA se une aAND superenrrollado enOriC.

Genera tensióndisociandorepetidosadyacentes

La helicasa comienzadisociaciónde hebras

Se asocianproteínasdeunióna cadena simple

Inicio de la replicación en procariotas:Inicio de la replicación en procariotas:SeparacíonSeparacíon dede laslas hebrashebras

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Ensamblaje delEnsamblaje del replisomareplisoma

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ElongaciónElongación

18

Resolución de la replicación en la hebra retardadaResolución de la replicación en la hebra retardada

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TerminaciónTerminación

Secuenciasterminadoras

Retienenlashorquillas

de replicaciónContienensecuenciasque facilitanladecatenación yseparaciónde loscromosomasresultantes

Requieren elementos determinación particulares

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ADNADN PolimerasaPolimerasa IIKornbnberg, 1957

ACTIVIDAD POLIM ERASA

• Necesita Mg++como cofactor

• La energía es provista por la liberación de PPi

• El ADN actúa como molde

• Necesita un cebador que ofrezca un exrtremo3 OH libre pa ra a gregar nucleótidos

• La elongación ocurre en direcc ión 5 3´

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AC TIVIDAD EXONUCLEASA

ADNADN PolimerasaPolimerasa II

•5 3´“Nick Translation”reemplazo de cebadores

•3 5´“Proofreading”correc ción de síntesis

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FIDELIDAD DE LA REPLICACIÓNFIDELIDAD DE LA REPLICACIÓN

• Esta dada por la ac tividad exonucleasa 3 - 5´

• Requerimiento de primers

• Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si no hayapareamiento exacto en los nucleótidos previos

• Implica la imposibilidad de rep licac ión en direc ción 3 -5 .

23

ADNADN PolimerasaPolimerasa IIIIIILa DNA Pol III es la enzima principal en la replicac ión

Multimérica, c on varias subunidades

Anillo corredizo

???3’ 

5’exonucleasa

Pol C: polimerasa

dimerización

clamp loader

(cargadordel anillo)

core

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El core de DNA Pol III es poco procesivo

El anillo corred izo asegura una muy altaprocesividad

El anillo corredizo y laEl anillo corredizo y la procesividadprocesividad

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AvanceAvance de lade la horquillahorquilladede replicaciónreplicación

La DNA Pol III funcionacomo dímero

Las hebras crecen demodo c oordinado,avanzando en ladirec ción de la horquilla

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CoordinaciónCoordinación dede hebrashebras

27 28

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ADNADN polimerasaspolimerasasprocariotasprocariotas

Polimerasas

>500.0001.5003-200Proc esividad (*)

250-1.0004016-20Vel.Polimerización (nt/seg)

nonosiExonucleasa 5 3´

sisisiExonucleasa 3 5´

830.00088.000103.000Peso Molecular

>10>41Subunidades

IIIIIICaracterísticas

* Nucleótidos incororadosantes de disoc iarse del ADN

Las DNA Polimerasas son enzimas elongadoras

Necesitan un cebador 3 OH

30

PrimasaPrimasa: síntesis del cebador: síntesis del cebador

31

HelicasaHelicasa: Separación de las hebras de ADN: Separación de las hebras de ADN

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GirasaGirasa ((topoisomerasatopoisomerasa II )II )Eliminación de tensión durante la replicación

QUINOLONAS

(ácido nalidíxico)

Se une a la subunidad A de laDNA girasa (topoisomerasa)

espec tro:Gram-positivoseinfecc ionesurinarias

QUINOLONAS

(ácidonalidíxico)

Se une a la subunidad A de laDNA girasa (topoisomerasa)

espec tro:Gram-positivoseinfeccionesurinarias

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Resolución de los cromosomas duplicadosResolución de los cromosomas duplicados

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ADNADN PolimerasasPolimerasas EucariotasEucariotas

DNA Pol IIDNA Pol IIIDNA Pol IFuncíón similar en E.c oli 

-+-++Sensible a afidicolina

----+Asociada a DNA primasa

+++++Acepta primer de ADN

replicaciónreparación?reparaciónreplicacióncontinua

replicaciónretardada

Cebado

Función

mitocondrialnuclearnuclearnuclearnuclearLocalización

-?-++Acepta primer de ARN

++-+-Exonucleasa 3 5´

+++++Polimerización 5 3´

gamaepsilonBetadeltaalfa

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La replicación en los eucariotasLa replicación en los eucariotases similar a la bacterianaes similar a la bacteriana

Reconocimiento de origenesyuniónde helicasa (antigeno T)

La helicasa comienza ladisociaciónde hebras

Se asocianproteínasde uniónacadena simple quemantienenlashebras en condicionespara lareplicacion (RPA)

Se une un complejo formado porlaprimasa y polimerasa

α

y sesintetiza el cebador

Se une la proteína RFC y comienzala síntesisporla polimerasa

α

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La replicación en los eucariotasLa replicación en los eucariotases similar a la bacterianaes similar a la bacteriana

La unión de PCNA (proteína tipoanillo corredizo) desplazaa lapolimerasa

α

y recluta a lapolimerasa

δ

quecontinua lasintesisde la hebracontinua

Se uneel complejo formado porlaprimasa y polimerasaα a la hebraretardada, se sintetiza el cebador

Se une la proteína RFC a la he braretardada y la polimerasa

α

procede a la síntesisde losfragmentosde Okazaki

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LaLa horquillahorquilla dede replicaciónreplicación eucariotaeucariota

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ElEl problemaproblema dede replicarreplicarloslosextremosextremos dede moléculasmoléculasde ADNde ADN linealeslineales

Como se inicia la replicación en el extremo 5´?

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Replicación en los telómerosReplicación en los telómeros

 Telomerasa

•Enzima que cataliza la síntesis de los extremos•Ribozima que c ontiene una molécula de A RNque sirve como molde•El ARN guía la adición de los nucleótidos

correctos•Niveles variab les de a ct ividad de la telomerasa•regulan la división celular y el envejecimiento

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REPLICACIÓN DE LA CROMATINAREPLICACIÓN DE LA CROMATINA