Replicación del ADN
En este tema, vamos a explicar lo que es la replicación del ADN, que es un proceso fundamental mediante el cual se producen copias idénticas del ADN, de las moléculas de ADN pero también vamos a tratar de ver de una forma general lo que son los procesos de transcripción y traducción mediante el cual se producen proteínas a partir de la información contenida en el ADN.
La replicación del ADN es una un mecanismo que se conoce como semiconservativo.
Esto se dedujo de los estudios de Watson y Crick de la estructura del ADN y quiere decir que una de las hebras del ADN se va a conservar y se va… va a actuar como molde o como guía para producir la cadena complementaria.
Esta replicación es bidireccional, pero las proteínas que son encargadas de replicar o de polimerizar el ADN, las polimerasas, solamente pueden actuar en lo que se conoce como dirección 5’ - 3’.
Los procesos de replicación pueden comenzar en varios sitios y estos lugares se conocen como burbujas de replicación.
No es necesario que comiencen en varios sitios sino que también se da la posibilidad de que puedan empezar en un sitio singular.
Para que se produzca la replicación es necesario que se produzca lo que se conoce como un proceso de iniciación.
Tanto en eucariotas como en procariotas esta iniciación comienza en lo que se conoce como origen de replicación.
Para que suceda son necesarias las conocidas como proteínas iniciadoras, además de una serie de enzimas que explicaremos a continuación
para qué sirve cada una de ellas.
La primera de ellas es la primasa, ya que para comenzar la replicación se requieren una serie de nucleótidos de ARN lo que se conoce como cebador.
Esto lo va a hacer la primasa.
La helicasa es una proteína encargada de abrir la doble hélice de ADN para, digamos, permitir el acceso a las polimerasas que va, a polimerizar el ADN nuevo pero se van a producir una serie de superenrollamientos o tensiones en las hebras que va a deshacer lo que se conoce como topoisomerasa.
Durante este proceso se van a producir unas mellas o unas discontinuidades en las hebras de ADN que va arreglar la ligasa, uniendo estas cadenas.
A pesar de que se requieren estas enzimas, las dos proteínas o enzimas más importantes para el proceso de replicación del ADN son las polimerasa, tanto la polimerasa I como la polimerasa III.
La polimerasa I es la encargada de sustituir los cegadores por ADN y la polimerasa III continúa la polimerización de toda la hebra restante.
Aquí vemos un esquema de cómo las proteínas iniciadoras se unen al origen donde tiene lugar la replicación desenrollan el ADN por medio de las helicasas.
Las topoisomerasas, digamos que alivian esas tensiones que se producen por los superenrollamiento y comienza la replicación.
¿Qué ocurre?.
Que en estas burbujas de replicación la direccionalidad es siempre 5’ - 3’, es decir, la polimerasa va a ser capaz de polimerizar en esta dirección.
Por eso se requieren de alguna forma alguna solución para que comience la…, digamos la replicación en el otro sentido, ya que sino, no podría, no podría replicarse en la hebra inferior Esto lo resolvió el científico japonés Okazaki, con los conocidos como fragmentos de Okazaki que vamos a ver a continuación.
Como comenté, Reiji Okazaki es el investigador que descubrió estos fragmentos y ya que la polimerasa actúa en dirección 5’ - 3’ sólo va a poder sintetizar esta hebra que tenemos aquí superior.
Pero en la hebra inferior va a haber unos fragmentos más pequeños que se van a polimerizar según esta horquilla se vaya abriendo, es decir, primero se polimerizará este fragmento, después vendrá este fragmento y después vendrá este fragmento.
Digamos que la hebra inferior, también conocida como cadena rezagada, se va a sintetizar en fragmentos.
La hebra superior por el contrario se conoce como cadena líder.
Durante este proceso de replicación existe el denominado como proceso de corrección de errores, ya que las polimerasas no son perfectas, las polimerasas cometen errores.
En concreto, la polimerasa III tiene un error cada diez elevado a cinco bases.
Es un error que a priori parece bastante bajo.
Esta polimerasa III además, tiene capacidad exonucleasa, lo que quiere decir que puede deshacer lo que acaba de polimerizar y reparar errores hasta cierto punto.
Además de esto, existen mecanismos de corrección adicionales que pueden reducir esta tasa de mutación hasta una mutación de cada diez elevado a nueve pares de bases, lo cual hace que sea todavía inferior la probabilidad de que se cometa un error.
A pesar de que esta tasa de corrección sea muy alta, existen errores y estos errores son fundamentales en la biografía ya que permiten, por un lado, que se produzca la evolución.
Sin embargo, esta tasa de errores también tiene consecuencias negativas y son algunas enfermedades que se producen a raíz de estos desajustes, como por ejemplo muchos cánceres o tumores.
