domingo, 4 de septiembre de 2011

El mecanismo de elongación en procariontes



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El mecanismo de elongación es, básicamente, el mismo para las dos hebras de ADN. La ADN polimerasa III recorre las hebras molde en sentido 3' -> 5', y va uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3' hasta que se forman las hebras replicadas; luego, la nueva hebra que se va formando crece en la dirección 5' -> 3'. Sin embargo, como las dos cadenas del ADN son antiparalelas (se orientan en direcciones opuestas una de otra), el desarrollo de la elongación presenta ligeras variaciones según la hebra de que se trate.

Elongación de las hebras conductora y retardada

Cuando se forma la burbuja de replicación, la ADN polimerasa solo puede unir nucleótidos en uno de los sentidos (dado que las dos hebras son antiparalelas).

La síntesis de una de las nuevas hebras se realiza sin interrupciones en sentido 5' -> 3' y se requiere un solo cebador. Esta hebra sintetizada de manera continua es la conductora o líder.

Sea cual sea la hebra, la ADN polimerasa no puede iniciar de cero la síntesis de una nueva cadena de ADN, necesita un fragmento de unos 10 nucleótidos de ARN -denominado cebador o primer- con un extremo hidroxilo 3' libre al que añadir los nuevos nucleótidos. Este cebador es sintetizado por una ARN polimerasa llamada primasa, y está formado por una secuencia de nucleótidos complementaria de la cadena molde en el lugar concreto donde se va a iniciar la replicación. Una vez comenzada la síntesis, la propia cadena de ADN sintetizada actúa como cebador.

El mecanismo de síntesis de la otra hebra, llamada hebra retardada porque su síntesis se retrasa ligeramente en relación con la de la conductora, fue descubierta en 1973 por R. Okazaki. Consiste en una síntesis discontinua de pequeños fragmentos de ADN de unos 1000 a 2000 nucleótidos (fragmentos de Okazaki).

Cada uno de los fragmentos requiere, cada ciertos intervalos, un cebador de ARN sintetizado por la primasa. La ADN polimerasa I va eliminando el cebador y rellenando los huecos con nucleótidos de ADN. Finalmente, la ADN ligasa suelda todos los fragmentos obtenidos.

La síntesis de ambas hebras, la retardada y la conductora, se produce de manera simultánea hasta que se termina totalmente la duplicación. Dado que esta duplicación es bidireccional, cada una de las nuevas hebras se sintetiza, en parte, de manera continua; y en parte, lo hace de manera discontinua.

Corrección de errores

Durante la replicación, es frecuente que se produzcan errores y se incorporen nucleótidos que no tengan correctamente apareadas sus bases. El número de errores que se producen inicialmente es de uno por cada 100.000 bases; sin embargo, durante la propia replicación se corrigen parte de estos errores, de manera que se llegan a reducir hasta uno por cada 10.000 bases. La ADN polimerasa actúa entonces como exonucleasa, que primero elimina los nucleótidos mal apareados, y luego rellena el hueco dejado con nuevos nucleótidos; la ADN ligasa es la que une los fragmentos resultantes. Esta acción es similar a la de arreglar un error mecanográfico pulsando la tecla "borrar" y luego tecleando la letra correcta.

Aunque el mecanismo de corrección de errores es muy eficiente, a veces queda alguno sin corregir. Estos errores pueden ser importantes en la evolución.