REPLICACIÓ
DE DNA
El DNA sempre
es replica a partir d´un orígen de replicació, que sempre es troba al mateix
lloc del cromosoma. Els orígens sempre tenen
una seqüència idèntica que té 245 parells de base. Hi ha seqüències de
zones que es repeteixen 3 cops amb 13 parells de bases. Són seqüències riques
en Adenina i Timina. En aquestes zones l´hèlix és facil d´obrir. La seqüència
és la següent:
Després hi ha 4
seqüències que codifiquen proteïnes que interaccionen amb les bases. La DNA A i
la HU, quan s´uneixen als parells de bases s´enrotllarien sobre sí mateixes
formant un agregat i gastant energia en forma d´ATP. Després el DNA es
desorganitza, els ponts d´Hidrògen es trenquen i queden oberts. Permeten
l´entrada d´una proteïna que és la DNA B i la DNA C. La DNA B és una helicasa
que va obrint les cadenes i permet que sintetitzin les DNA polimerases. El DNA
es replicaria a ambdós costats de la forqueta de replicació.
Hi ha 2
proteïnes més que intervenen a la síntesi: la SSB (és una proteïna que s´uneix
al DNA de cadena senzilla quan s´obre el DNA amb la ligasa, i el maté obert) i
una topoisomerasa (DNA girasa I: fa trencar la tensió que es forma quan s´obre
la cadena. Relaxa tots els superenrotllaments que hi ha per darrera de la
forquilla de replicació a mida que es va obrint.
Quan el DNA ja
està obert, s´inicia el procés d´elongació. La DNA polimerasa necessita un
primer (extrem 3’ OH lliure), es sintetitzen els fragments de RNA mitjançant
una RNA polimerasa, que és una primasa. A la cadena contínua, no hi ha
problemapq s´afegeix el RNA al principi i es sintetitza la cadena.
A la cadena
discontínua s´ha de fer periòdicament. Hi ha unes subunitats que regulen tot el
procés. Aquestes subunitats són el primosoma (complexe de RN).A que es
sintetitza per a començar la síntesi i que funciona també com a temporitzador
per a que es sintetitzin els RNA de manera més o menys periòdica.
Quan el DNA
s´està dividint hi ha una cadena sintetitzant-se contínuament.
La DNA
polimerasa està formant un dímer que avança al mateix sentit i també afegeix
fragments al sentit contrari. La cadena discontínua es sintetitza en sentit
contrari.
El DNA es
doblega i la síntesi es pot fer de 5’ a 3’.
Un cop s´ha
sintetitzat el DNA, entra la DNA polimerasa I i degrada el RNA del primer i
acaba formant una sola cadena.
La DNA ligasa
és l´enzim que forma els enllaços fosfodiéster entre els fragments de DNA per
formar una cadena contínua.
Necessita
energia per fer l´enllaç i l´obté de l´ATP.
L´enzim s´uneix
al DNA i li transfereix l´AMP. L´AMP està unit al fosfat, l´OH ataca l´AMP i
s´allibera l´enllaç entre el fosfat i l´AMP, formant-se l´enllaç fosfodiéster.
Quan s´ha
acabat de sintetitzar tot el cromosoma,
s´ha de separar. A la separació intervé la topoisomerasa IV. A les cèl·lules
eucariotes hi ha molts orígens de replicació. Reben el nom d´ARS (seqüència de
replicació autònoma).
Hi ha moltes
DNA polimerases a eucariotes. Les principals són les DNA polimerases a i la d. A una de les subunitats de la a hi ha l´equivalent de la primasa i sintetitza la cadena discontínua.
La d sintetitza la cadena contínua.
MECANISMES DE
REPARACIÓ DEL DNA
Les DNA
polimerases s´equivoquen molt poc perquè tenen activitat exonucleasa de 3’ a
5’. Les bases espontàneament s´equivocaven o es varien per canvis químics i
poden donar lloc a mutacions. A les bases amb timina i raigs U.V. es forma un
enllaç entre elles. El DNA queda, aleshores deformat.
A bacteris hi
ha vàries proteïnes que reparen aquesta deformació: UVrA, UVrB i UVrC. Formen
un complex UVrABC que trenca el fragment amb el dímer de timina pels dos
cantons. Té una activitat excinucleasa i trenca les bases. Queda un forat que
s´ha de reparar mitjançant la intervenció de la DNA polimerasa I i afegint les
bases corresponents amb els enllaços correctes. Es tornaria a tancar de nou la
cadena mitjançant la DNA lligasa mitjançant un enllaç fosfodiéster.
A eucariotes,
hi ha 20 gens que participen a la replicació. Hi ha individus amb els gens
mutats recessius i no poden reparar aquests canvis i desencadenen el xeroderma
pigmentosum (són individus amb malalties de la pell i que desencadenen càncer
de pell a la llarga).
La DNA
fotoliasa és un enzim que repara els dímers de timidina. S´uneix al dímer de
timidina i utilitza l´energia de la llum que absorbeix entre el blau i l´U.V. i
deixa les timidines unides però de forma no covalent. Per reparar el DNA hi ha
un mecanisme que serveix als casos on una base es desamina. Les DNA
glucosidases reconeixen les bases que s´han desaminat.
Es passejaria
per davant de la doble hèlix de DNA per buscar desaminacions. Trenca l´enllaç
N-glicosídic entre la base i la pentosa. Crea un lloc apurínic o apirimidínic
(sense base). Aleshores entra l´AP-endonucleasa, que talla el DNA per tal que
pugi entrar la DNA polimerasa I i que es pugui sintetitzar un altre cop el DNA.
Al final, la lligasa tornaria a unir les cadenes mitjançant un enllaç
fosfodiéster.
El missmatch
repair repara les bases mal aparellades. P.ex: quan s´incorporen bases en forma
enol, com no formen els mateixos ponts d´hidrògen. El mecanisme de reparació ha
de reconéixer quina és la base mala. Es reconeix mitjançant les metilacions.
Quan el DNA es divideix, la cadena vella està metilada i les cadenes noves no
estan metilades. Hi ha proteïnes que reconeixen quina cadena és metilada.
L´enzim Dam
metilasa metila el DNA a les posicions N6 de les adenines a la
seqüència GATC. El sistema de reparació que repara les bases malaparellades té
3 gens:
-Gen
Mut H: reconeix les GATC metilades. Si hi ha un DNA amb una cadena metilada i
altra no, pot diferenciar la cadena nova i la vella.
-Gen
Mut L: Uneix les 2 proteïnes H i S.
-Gen
Mut S: Reconeix si hi ha un aparellament incorrecte. La cadena de DNA es mou a
través de la proteïna S. Quan es troba amb bases mal aparellades, es produeix
un canvi conformacional i la Mut H adquereix una activitat exonucleasa i
trencaria la cadena filla. Aquestes proteïnes es troben juntes.
Hi ha unes
proteïnes que desenganxen la cadena mal sintetitzada:
-DNA
helicasa II: es posaria al mig i trencaria la cadena.
-SSB:
són proteïnes que es col·loquen per mantenir la cadena senzilla estable.
-Exonucleases:
degraden la cadena mal sintetitzada.
Després entra
una DNA polimerasa III que sintetitza de nou la cadena. És la mateixa DNA
polimerasa que sintetitza el DNA. No són fragments curts, i per això, es necessita l´enzim més ràpid.
La DNA lligasa
és l´enzim que sintetitza l´últim enllaç fosfodiéster.
Corregir un
error al DNA és molt important per la cèl·lula, encara que té un alt cos
energètic.
El parell de
bases mal aparellat pot trobar-se a un cantó o a un altre. Depén de si va de 5’
a 3’ o de 3’ a 5’. Les exonucleases són diferents depenent de la direcció. Són:
· Exonucleasa I:
Va de 3´a 5´.
· Exonucleasa
VII: va de 5´a 3´.
Inicio.
 |
