Replicación del DNA
La replicación del DNA es un proceso por el cual la célula duplica su genoma, este evento
ocurre en la fase S del ciclo celular. Durante la replicación, una hebra de DNA es utilizada
como molde, por lo tanto la nueva molécula de DNA estará formada por una cadena original y
una recién sintetizada, a esto se le conoce como replicación semiconservativa. Meselson y
Stahl en 1957 utilizaron N14 (forma ligera) y N15 (forma pesada) en células de E. coli y
demostraron que la replicación era semiconservativa. El cultivo de cromosomas humanos en
presencia de 5-bromodesoxiuridina, durante el estudio de intercambio de cromátides
hermanas, demuestra que en eucariotas la replicación también es semiconservativa.
La replicación está dividida en tres etapas: iniciación, elongación y terminación y el nombre de
la proteínas involucradas depende del organismo en cuestión.
Replicación del DNA en procariotas
El organismo modelo es la bacteria E. coli, la cual tiene un genoma circular compuesto
aproximadamente por 4.64 Mb.
Iniciación. La replicación del DNA comienza con el reconocimiento de OriC, un origen de
replicación de 245 pb, por un complejo oligomérico de DnaA (10-20 monómeros), el cual
desdobla el DNA en una región de 13pb rica en AT, posteriormente se asocian dos complejos
hexaméricos de DnaB, helicasa que rompe los puentes de hidrógeno en el DNA. DnaB está
asociada a DnaC, una proteína cargadora que facilita la unión de DnaB a OriC-DnaA.
Posteriormente DnaC es liberada y DnaB empieza a separar las cadenas de DNA, en este
proceso se requiere la participación de proteínas SSB, las cuales mantienen la hebra de DNA
lineal, y de una DNA girasa, la cual evita que el DNA se superenrrolle. Posteriormente, se
incorpora la DnaG, una primasa que agrega una secuencia corta de RNA (conocida como
primer) para generar un extremo -OH 3´ en el cual se va a agregar el nucleótido de DNA por
la DNA polimerasa III durante la replicación.
Elongación. La DNA polimerasa III sintetiza las cadenas de DNA durante la replicación. Esta
enzima es parte del complejo llamado holoenzima, la cual está integrada por DNA polimerasa
III, pinzas
b
(pinza deslizante) y un complejo gamma (cargador de la pinza). Durante la
replicación del DNA, una de las cadenas es sintetizada de forma continua y se le conoce como
cadena líder, y la otra se sintetiza en fragmentos cortos conocidos como de Okazaki, por lo
que se conoce como cadena rezagada. La DNA polimerasa en presencia de iones magnesio
como cofactor, añade los nucleótidos en el extremo 3´ formando un enlace fosfodiéster y
elongando la cadena de DNA.
Terminación. La DNA polimerasa I elimina los primers de RNA y los reemplaza con DNA,
finalmente la DNA ligasa une los fragmentos de DNA para formar una sola molécula continua.
El DNA circular de E. coli es replicado a partir de un solo origen de replicación (OriC), las dos
horquillas de replicación se mueven en direcciones opuestas a una velocidad de 60 kb por min
y terminan en una región específica del genoma, esta región de terminación contiene diez sitios
