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REPLICACIÓN
Replicación
- Generalidades
- Modelos
- Mecanismo
- Moléculas
- Mutaciones
- Reparación
Joannie Fischer
Replicación
División
celular
Mitosis
Fase S
La REPLICACIÓN es el proceso
mediante el cual se sintetizan copias
fieles de DNA que garanticen la
transmisión y conservación de la
información genética
Replicación
- Mecanismo esencial en la continuidad
de la vida
- Requiere de un estricto grado de
precisión para que la información sea
inalterable
- El proceso es idéntico en todos los
organismos
- Errores son causantes de enfermedades
hereditarias
- Causa primaria del cáncer
- La cualidad de muchos antibióticos es
inhibir la replicación
Modelos de replicación
a)
Conservative
Replication
Original
DNA
First
Replication
Second
Replication
b)
Semiconservative
Replication
c)
Dispersive
Replication
Modelos de replicación
a)
Conservative
Replication
Original
DNA
First
Replication
Second
Replication
b)
Semiconservative
Replication
c)
Dispersive
Replication
Meselson y Stahl
- La replicación es semiconservativa
- Cada hebra se conserva para sintetizar una nueva
- Los nucleótidos se unen por complementariedad
- Se respeta la disposición antiparalela de las hebras
Inicio de replicación
Procariotas
Un solo origen de replicación (theta)
Eucariotas
Varios origen de replicación
Origen de replicación --- Secuencia de DNA señal para enzimas
1 Origen --- 1 Replicón (Unidad de replicación independiente)
Origen de replicación apertura de la cadena de DNA --- Burbuja de replicación --- Horquilla de replicación
Reacción de síntesis
Se generan enlaces de dos tipos:
- Enlaces fosfodiester (Covalentes)
- Puentes de Hidrogeno entre las bases complementarias
Growing end of DNAs
La síntesis se lleva a cabo de 5´ a
3´ por la enzima DNA polimerasa
Replicación
-- Solo la hebra conductora o adelantada crece continuamente
-- La hebra complementaria o resagada crece en fragmentos discontinuos
Fases
- Iniciación
Reconocimiento de señales de origenes de replicación
Separación de la cadena de DNA
Ensamble de la maquinaria de replicación
- Elongación
Crecimiento bidireccional de las horquillas de replicación
Replicación semiconservativa, semidiscontinua y coordinada
-Terminación
Reconocimiento de señales de terminaciín de replicación
Separación de la maquinaria de replicación (Replisomas)
Número final de cadenas igual a 2n
Condicionantes
- Reconocimiento
Origen o señal de iniciación
Señal o punto de terminación
-Moléculas
DNA molde
dNTPs
DNA polimerása
Primasas
Topoisomerasas
Helicasas
Ligasas
Polimerasa
Polimerasa procariotas
Elimina el RNA
cebador y lo
sustituye por DNA,
ademas de corregir
errores
Enzima
principal
polimerizante
Polimerasa eucariotas
Añade primers,
ademas de 10 a 15
d-ribonucleotidos
Sintetiza la hebra
conductora y
completa los
fragmentos de
okazaki
Llena los
huecos
dejados por
los primers al
ser eliminados
Polimerasa
La unión de las bases se da en el centro activo de la polimerasa
Polimerasa
Replicación
http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0
Enzimas
DNA Helicasa. Esta enzima esta
encargada de separar la doble hebra
de tal forma que se puedan formar los
primers y luego se lleve a cabo la
replicación.
Enzimas
SSBs. (single strand binding proteins) Proteína que se une a la monocadena de DNA
para evitar el reensamblaje del duplex y mantenerlo en un estado adecuado para
que funja como molde y evita el ataque de nucleasas.
Enzimas
Topoisomersa. También conocida como DNA girasa hacen una incisión en un cadena
de DNA permitiendo que la otra hebra gire sobre si misma liberando la tensión
torcional.
Enzimas
Primasa. Es un RNA polimerasa encargada catalizar la síntesis de fragmentos cortos
de RNA que servirán de primer o cebadores.
Enzimas
DNA polimerasa. Lleva acabo el evento de síntesis de DNA usando como molde una
cadena sencilla de DNA también llamada replicasa
Enzimas
Enzimas
Sliding DNA clamps. Proteínas con forma de abrazadera que impide que la
polimerasa se disocie, permitiendo el deslizamiento de esta a lo largo de la cadena
sencilla de DNA.
Enzimas
Enzimas
RNAse H. Elimina los fragmentos de RNA mediante hidrólisis en la cadena híbrida
DNA - RNA.
Enzimas
Relleno de huecos entre los fragmentos de okasaki.
Enzimas
Ligasa. Cataliza la formación de un enlace fosfodiéster entre el grupo OH del extremo
3' de una hebra y el extremo 5'-fosfato de otra .
Enzimas
Enzimas
Maquinaria de replicación actúa en conjunto, permitiendo que las
dos hebras nuevas de DNA se desarrollen de manera uniforme.
Replicación
http://www.youtube.com/watch?v=4jtmOZaIvS0&feature=PlayList&p=B
Replicación de los telómeros
Telómeros
Hermann Joseph Müller
- «telos» (fin) y «meros» (parte)
- Mantenimiento y estabilidad de cromosomas
- Secuencias cortas en tandem de DNA ricas en G
- En Humanos aproximadamente 2000 repeticiones
Replicación de los telómeros
- Acortamiento de la hebra rezagada
- Perdida de aprox 16 repeticiones por división en
células somáticas
- Replicación del telómeros es nula, inicia la
muerte celular programada (apoptosis)
Telomerasa
- RNA + Proteína
- Ribonucleoproteína con actividad DNA
polimersa
- Trancriptasa inversa
- La molécula de RNA sirve de molde para
añadir secuencias teloméricas en el extremo
3´
Sinstesis por Telomerasa
Replicación mitocondrial
- Unidireccional y asimétrica
- Síntesis es continua en ambas herbras
- No existen fragmentos de okasaki
- Origen de replicación OH y OL
- Terminación TAS
Estudios recientes sugieren un solo origen y
replicación simetrica (Bowmaker and Yasukawa
et al)
Errores en la replicación
Replicación --- Copia idéntica de DNA
Errores de replicación --- Tasa 109 hasta 1010 ( Mary K. Campbell)
Cambios o alteraciones en el DNA (genotipo) ----MUTACIÓN
Células reproductivas --- Transmisión de la mutación
ESPONTANEAS. Ocurren al azar, afectan fundamentalmente a las bases
nitrogenadas. Errores durante la replicación, lesiones o daños fortuitos en el DNA y
elementos genéticos transponibles.
Errores en la Síntesis de nuevas cadenas de DNA
- Tautomería (Isómeros con posición diferente del grupo funcional)
-- Transición. Purina por otra distinta (A ó G)
Pirimidina por otra distinta (T ó C)
-- Transversión. Cambio de purina por una purimidina o viceversa
Errores en la replicación
- Deleciones y duplicaciones
-- Deleciones / Inserciones. Perdida de varias bases --- principalmente
en regiones con secuencias repetidas
-- Mutación de cambio de fase. Deleciones o iserciones de pocos o un
nucleótido
Hipótesis de Streisinger
Mutaciones
Espontáneas. ocurren al azar, afectan fundamentalmente a las bases nitrogenadas y en
el momento de la replicación.
Inducidas. Agentes físicos, químicos y biológicos (Herman Müller, Drosophila,
Rayos X, 1927).
Somáticas. no se trasmiten a la descendencia.
Gaméticas. se trasmiten a las generaciones futuras de acuerdo a su carácter
autosómico dominante o recesivo o ligado al cromosoma X.
Otros tipos. morfológicas, nutricionales, condicionales (ej. sensibles a la
temperatura), letales y del comportamiento.
Reparación de errores
- Mantener y permitir la información genética integra e inalterada es fundamental para
las células --- las moléculas de DNA son irreemplazables (en comparación con el RNA y
proteínas).
- Al resultar dañado el DNA por diversos medios --- la célula libera sistemas enzimáticos
de reparación de DNA en respuesta a diferentes cascadas de señalización en base a la
química del daño.
- DNA sin reparar --- el cambio es replicado y heredado --- es permanente
- El cambio es constantemente efector de una mutación.
- Las mutaciones están muy asociadas a enfermedades.
http://img.genciencia.com
www.ojodigital.com/foro/abstractas
Reparación de errores
Sistema de reparación durante la replicación
- Reconocimiento de bases mal pareados
- DNA polimersa elimina la base errónea y sintetiza la correcta
Reparación de errores
Reparación por BER
La acción de los agentes químicos da lugar a la aparición
de bases dañadas que son eliminadas por DNA
glucosilasas específicas
La hidrólisis espontánea también conduce a la pérdida de
bases (sitio abásico: apurínico o apririmidínico, AP)
A diferencia de las escinucleasas las endonucleasas AP
(REPARACIÓN AP) solo cortan la hebra dañada por un
punto situado en 5’ de la lesión
La DNA polimerasa va eliminando nucleótidos y rellenando
el hueco
Finalmente la DNA ligasa sella los dos extremos de la
cadena de DNA
Reparación de errores
Reparación por BER
REPARACIÓN GO
- Resultado de la oxidación con radicales superóxido
(O2-), peróxido de hidrógeno (H2O2) y radicales
hidroxilo (OH)
- Producto 8-oxo-7, 8-dihidro-desoxi-guanina (8-oxodG)
- Transversión GT
- Genes mutM, mutY y mut T (glucosilasas)
- Cambio de A por C correcta
Reparación de errores
Reparación por NER
La excinucleasa se diferencia de
las demás nucleasas en que
corta la hebra dañada por dos
puntos, en 5’ y en 3’ de la lesión
Reparación de errores
Después de la replicación
Sistema de reparación de emparejamientos erróneos
Reconocimiento de bases mal pareados
Los errores aparecen en la base recién sintetizada
Errores en esta cadena son identificados y escindidos
Metilación de una adenina
Recombinación
Proceso mediante el cual el material genético es roto o fragmentado para luego
ser unido a otra molécula de DNA diferente producido durante la meiosis como
entrecruzamiento cromosómico
Enfermedades asociadas a errores
- Fibrosis Quistica
Enfermedad autosómica recesiva
Gen CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator)
Brazo largo del cromosoma 7, posición 7q31.2
Deleción (∆) en la posición 508 de la proteína
Siendo esta mutación la mas común ∆F508.
- Acondroplasia
Enfermedad autosómica dominante
Gen FGFR3
Cromosoma 4
Dos variantes:
-- G1138A (cambio de una Guanina por Adenina)
-- G1138C (cambio de Guanina por Citocina)