Formacion de la horquilla de replicacion
Bloqueo de la horquilla de replicación
Dado que los genomas eucariotas son bastante complejos, la replicación del ADN es un proceso muy complicado en el que intervienen varias enzimas y otras proteínas. Se produce en tres etapas principales: iniciación, elongación y terminación. La replicación del ADN en los eucariotas se produce en tres etapas: iniciación, elongación y terminación, en las que intervienen varias enzimas.
El ADN eucariota se une a unas proteínas conocidas como histonas para formar unas estructuras llamadas nucleosomas. Durante la iniciación, el ADN se hace accesible a las proteínas y enzimas que participan en el proceso de replicación. Existen localizaciones cromosómicas específicas, llamadas orígenes de replicación, donde comienza la replicación. En algunos eucariotas, como la levadura, estos lugares se definen por tener una secuencia específica de pares de bases a la que se unen las proteínas de iniciación de la replicación. En otros eucariotas, como los humanos, no parece haber una secuencia de consenso para sus orígenes de replicación. En su lugar, las proteínas de iniciación de la replicación podrían identificar y unirse a modificaciones específicas de los nucleosomas en la región del origen.
Acoplamiento de la replicación del ADN
Durante la replicación del genoma, las horquillas de replicación suelen encontrar obstáculos que impiden su progresión. Las horquillas detenidas son estructuras inestables que pueden dar lugar a colapsos y reordenamientos si no se procesan y reinician adecuadamente. La inversión de la horquilla de replicación es un mecanismo de protección crítico en las células eucariotas superiores en respuesta al estrés de replicación, en el que las horquillas invierten su dirección para formar una estructura similar a la unión Holliday. Las horquillas de replicación invertidas están protegidas de la degradación de las nucleasas por proteínas de reparación de daños en el ADN, como BRCA1, BRCA2 y RAD51. Algunas de estas moléculas trabajan de forma cooperativa, mientras que otras tienen funciones únicas. Una vez resuelto el estrés, las horquillas de replicación pueden reiniciarse con la ayuda de enzimas, incluida la helicasa humana RECQ1, pero el reinicio no se considerará aquí. Aquí revisamos la investigación sobre los factores y mecanismos clave necesarios para la remodelación y protección de las horquillas de replicación estancadas en las células de mamíferos.
Esta revisión se centra en el proceso de inversión de la horquilla de replicación, especialmente en las enzimas y moléculas implicadas. En primer lugar, se resumen los cambios en la estructura de la horquilla de replicación tras el bloqueo del daño, y los factores que promueven la regresión de la horquilla. A continuación, la revisión explora varios mecanismos que protegen la estructura de la horquilla invertida. Esperamos que esta revisión proporcione una visión completa de la reversión de la horquilla de replicación, contribuyendo así a futuras terapias para enfermedades como el cáncer.
Horquilla de replicación
Durante la replicación del ADN en el interior de una célula, cada una de las dos cadenas de ADN antiguas sirve de molde para la formación de una cadena nueva completa. Dado que cada una de las dos hijas de una célula en división hereda una nueva doble hélice de ADN que contiene una hebra antigua y otra nueva, se dice que la doble hélice de ADN se replica «semiconservativamente» por la ADN polimerasa.
Los análisis realizados a principios de los años 60 en cromosomas enteros en replicación revelaron una región localizada de replicación que se desplaza progresivamente a lo largo de la doble hélice de ADN parental. Debido a su estructura en forma de Y, esta región reactiva se denomina horquilla de replicación. En la horquilla de replicación, un complejo multienzimático que contiene la ADN polimerasa sintetiza ambas cadenas hijas.
Replicación del ADN
La horquilla de replicación* es una región en la que la doble hélice de ADN* de una célula se ha desenrollado y separado para crear una zona en la que las ADN polimerasas y las demás enzimas implicadas pueden utilizar cada hebra como plantilla para sintetizar una nueva doble hélice.
La ADN polimerasa no puede crear nuevos polímeros. La enzima sólo puede ampliar las cadenas existentes añadiendo nuevos nucleótidos* al extremo 3′-hidroxilo de un polímero existente. Por ello, antes de que la ADN polimerasa pueda empezar a trabajar, la primasa* (un tipo de ARN polimerasa) se une a cada hebra de ADN en la horquilla de replicación y sintetiza una hebra corta (de 3 a 10 bases) de ARN. Este corto polímero de ARN, llamado cebador, proporciona un extremo de la cadena para que la ADN polimerasa añada bases.
Dado que las ADN polimerasas sólo pueden añadir nucleótidos al extremo 3′-hidroxilo de un polímero de nucleótidos, y que las dos hebras de la hélice de ADN original están orientadas en direcciones opuestas, la síntesis de nuevos polímeros tiene que proceder en direcciones opuestas en cada una de las dos hebras molde en la horquilla de replicación.
En la hebra retrasada, el extremo 3′-hidroxilo de la nueva hebra apunta en dirección contraria a la horquilla de replicación. Esto obliga a que el proceso de elongación se produzca de forma discontinua. A medida que la replicación se mueve a lo largo de la cadena molde, se forma una serie de polímeros de ADN más cortos. Cada tramo se inicia con su propio cebador de ARN.
