Tema 2 (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 2º curso
Asignatura expresión y regulación génicas
Año del apunte 2017
Páginas 23
Fecha de subida 02/10/2017
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Angelina B.
Expresión y replicación génicas Tema 2: La replicación del ADN - Replicón – unidad del genoma en la cual ADN es replicado, contiene el origen de la iniciación de la replicación.
Origen- secuencia de ADN en la cual se inicia la replicación Terminus – segmento de ADN en el cual la replicación termina Cómo se regula la replicación con una copia y con varias: - Control de la replicación de una copia – sistema de control en el cual solo hay una copia del replicón por bacteria (el cromosoma bacteriano y algunos plásmidos tienen ese tipo de regulación).
Control de la replicación multicopia – ocurre cuando el sistema de control permite al plásmido existir en más de una copia por bacteria.
En una bacteria replicamos el ADN nuclear. Pero en la multicopia hablamos de los plásmidos, que pueden hacer varias replicaciones.
EL ORIGEN NORMALMENTE INICIA LA REPLICACIÓN BIDIRECCIONAL Replicación semiconservativa: replicación, lograda por la separación de las hebras de la doble hélice, donde cada hebra actúa como una plantilla para la síntesis de una hebra complementaria. Una región que se está replicando aparece como una burbuja dentro de ADN no replicado. Una horquilla de replicación se inicia en el origen y luego se mueve secuencialmente a lo largo del ADN.
- La replicación es unidireccional cuando se crea una única horquilla de replicación en el origen.
La replicación es bidireccional cuando el origen crea dos horquillas de replicación que se mueven en direcciones opuestas.
EL GENOMA BACTERIANO ES (NORMALMENTE ) UN ÚNICO REPLICÓN CIRCULAR Los replicones bacterianos son normalmente círculos que se replican bidireccionalmente desde el origen. El origen de E. coli, oriC, es de 245 bp de longitud.
ADN parental – replicación en el origen y se forma la burbuja que a medida que se forma el ADN nuevo va bajando. Tenemos las dos cadenas hijas que están unidas, ahí es donde interviene las topoisomerasas.
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LAS TRES ETAPAS DE LA REPLICACIÓN DEL 1.
2.
3.
Expresión y replicación génicas ADN: Iniciación Aparición del aparato replicativo en el lugar único Elongación Síntesis de la cadena principal y retardada Terminación Comienza cuando las dos horquillas de replicación se encuentran a mitad del camino alrededor del cromosoma.
INICIACIÓN: CREACIÓN DE HORQUILLAS DE REPLICACIÓN EN EL ORIGEN ORIC  Contiene lugares de unión para DNAA: dnaA-boxes El origen de replicación tiene unas determinadas secuencias alrededor del origen que se denominan cajas de ADN porque son lugares donde se unen las proteínas del ADN. Las proteínas del ADN son las que hacen que el ADN se abra y pueda comenzar la replicación.
 Contiene 11 GATC/CTAG repeticiones con adenina metilada en ambas cadenas El origen además contiene secuencias palindrómicas. GATC/CTAG, las adeninas de estas secuencias tienen un grupo metilado, eso pasa en ambas secuencias. Hay una zona muy rica en adeninas y timinas, por lo que cuando se aparejan solo forman 2 parejas de hidrógeno, por lo que será más fácil romperlos.
ELEMENTOS DE LA SECUENCIA DE ORIC    - Cajas de ADN 9-mers con secuencia consenso 5’-TTATNCACA-3’ Sirven para unir las proteínas de ADN que pueden estar unidas a ATP o a ADP: ADNA·ATP y ADNA·ADP I cajas Unir ADNA·ATP ADNA·ATP une las cajas I solo después de que se ocupen cajas de ADNA.
DUE (ADN elemento desenrollador) 13-mer ricas regiones en A-T que se han de desenrollar.
ADNA·ATP vincula las regiones monocadena después de ser desenrolladas.
ssD (ADN de una única cadena) además de unir proteínas, también une las regiones monocadena.
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Expresión y replicación génicas La replicación la comienzan las proteínas ADNA. La forma extensa se va compactando, sobre esta forma se unen ADNA compactos para que se abra el origen de replicación.
METILACIÓN DEL ORIGEN BACTERIANO REGULA LA INICIACIÓN Para que pueda comenzar la replicación, las dos cadenas han de estar metiladas.
Las bases que se van introduciendo en las cadenas nuevas están sin metilar.
Mientras tengamos una cadena que está metilada y otra que no lo está la replicación no puede comenzar, tendríamos un ADN hemimetilado (el origen es inactivo). Se ha de metilar la cadena nueva a partir del enzima Dam-metilasa y entonces tendríamos el origen activo.
Hay un retraso de 13 minutos antes de que las secuencias vuelvan a estar metiladas.
Es como un sistema de seguridad que impide que la replicación vuelva a comenzar de nuevo. Hemiacetilación permite que no se vuelva a comenzar otra vez la replicación cuando no toque.
EXISTEN MÚLTIPLES MECANISMOS PARA PREVENIR LA REINICIACIÓN PREMATURA DE LA REPLICACIÓN SeqA retrasa la replicación, es una proteína que se une al ADN hemimetilado e impide el comienzo de la replicación. Otra cosa que retrasa la replicación es la unión del origen del ADN hemimetilado a la membrana lo que lo hace inaccesible a metilasas.
  El locus dat contiene sitios de unión a ADN que titulan la disponibilidad de la proteína DnaA.
La proteína Hda se recluta en el origen de replicación para convertir DnaA-ATP a DnaA-ADP. El que lleva ATP no es activo, el que lleva ADP sí es activo.
CROMOSOMAS DE LOS ARQUEAS PUEDEN CONTENER MÚLTIPLES REPLICONES   Algunos arquea tienen múltiples orígenes de replicación, ADN que no está cerrado en un núcleo.
Esos orígenes están unidos por homólogos de factores de iniciación de replicación eucarióticos.
UN CROMOSOMA EUCARIÓTICO CONTIENE VARIOS REPLICONES    Replicones eucarióticos son de 40 a 100 kb en longitud (más pequeños) No se comienza la replicación en todos al mismo tiempo sino replicones individuales son activados en el tiempo característico durante la fase S.
Los patrones de activación regional sugieren que los replicones cercanos se activan al mismo tiempo.
DIFERENCIAS ENTRE LA REPLICACIÓN BACTERIAL Y EUCARIÓTICA     Número de ADN polimerasas en la horquilla de replicación El final de la replicación Cromosomas circulares y lineales Número de orígenes de replicación 3 Angelina B.
EL ORIGEN DE REPLICACIÓN PUEDE SER ISOLADO EN HONGOS Expresión y replicación génicas El complejo de reconocimiento del origen (ORC) es un complejo de seis proteínas que se une a unas secuencias de replicación autónoma (ARS). Relacionados con complejos ORC se encuentran en eucariotas multicelulares.
El complejo que reconoce el origen de replicación es el que se parece mucho a los eucariotas pluricelulares. ORC – reconoce el origen de replicación. Secuencias de replicación autónoma – ARS.
Hay diferentes secuencias que son ricas en A-T. Es más fácil separar cadenas de A-T que C-G. Se ha visto en S. cerevisiae que hay 11 bp que son de A-T. Si hay mutaciones en estas secuencias, lo que hacen es reducir la eficiencia de la replicación, la separación de la burbuja deja de ser eficiente. Estas mutaciones en elementos B reducen la función del origen. Pero si las mutaciones son en la A principal, se ve que en el origen no hay funcionalidad totalmente.
Replisoma – conjunto de proteínas que habrá sobre la horquilla de replicación, que irá avanzando y sintetizando una nueva cadena de ADN. Estructura multiproteína que se parece a la horquilla de replicación bacteriana para comenzar la síntesis de ADN. A partir de la apertura irán sintetizando nuevas cadenas.
ADN POLIMERASAS SON ENZIMAS QUE HACEN EL ADN.
Se sintetiza ADN en: Reacciones de reparación de ADN en la replicación semi-conservativa.
Se necesita en acciones de reparación. Se coge la estructura de la horquilla en la cual se sintetizan las cadenas nuevas, las ADN polimerasas también las necesitamos para sintetizar ADN nuevo cuando se ha de reparar alguna cadena que se ha cortado. Dos casos en los que debería actuar la polimerasas sintetizando ADN.
ADN es sintetizado por la adición de nucleótidos al extremo 3-OH de la cadena creciente.
Siempre sintetizan ADN nuevo utilizando una cadena muelle que sea de ADN. La síntesis de ADN tiene lugar de 5’ a 3’. El muelle ha de ir en dirección 3’5’. Nucleótido con 3 grupos fosfatos se añade al extremo 3’, hay dos grupos fosfatos que salen por la reducción. La ADN polimerasa es un enzima que a pesar de tener una cadena muelle no sabría empezar la replicación. Necesita tener un trozo de cadena sintetizada, lo que hace realmente es alargar la cadena, no iniciarla.
Los primers son de ARN, porque la ARN polimerasa sí que puede añadir nucleótidos en la primera posición.
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Expresión y replicación génicas ADN POLIMERASA TIENEN UNA ESTRUCTURA COMÚN ADN polimerasa I, más sencilla que el resto. Referencia a la forma como la mano derecha de las personas.
- Muchas ADN polimerasas tienen una hendidura grande compuesta por tres dominios que parecen una mano. ADN se encuentra a través de la palma en una ranura.
ADN polimerasas son enzimas que hacen el ADN Otra característica que tienen las ADN polimerasas, es corregir los errores, cuando entran las bases que no tocan. Si entra el nucleótido que toca se hace un ataque nucleofílico sobre el fosfato alfa. Sin embargo si el nucleótido es el que no toca, el grupo fosfato no queda bien colocado, y por tanto no se produce la reacción. La velocidad de polimerización baja mucho.
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Expresión y replicación génicas Los grupos OH de los extremos de la derecha que están en 2’ con una serie de aminoácidos discriminadores hacen una repulsión estereoisomérica los ponen para que pueda producirse el ataque nucleofílico.
Ión metálico A y B están unidos al enzima a través de dos aspartatos, los cuales al tener carga negativa mantienen los cationes en su posición adecuada. Ión A debilita el enlace que tiene el oxígeno con su hidrógeno (grupo hidroxilo en posición 3). Hará que el fósforo sea más atacable al tener el oxígeno carga negativa. El ión que está reaccionando con dos grupos fosfato estabiliza la estructura del pirofosfato que será el que saldrá de la célula.
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  Expresión y replicación génicas Una bacteria o célula eucariota tiene diversos enzimas de la polimerasa de ADN Una ADN polimerasa bacteriana (ADN replicasa) compromete la replicación semiconservativa. Los otros están implicados en la reparación del ADN dañado, reinicio de las horquillas de replicación estancadas, o evitando daños en el ADN.
En los procariotas básicamente hay una ADN polimerasa III que es la que tiene función de replicar el ADN, se conocen al menos cinco polimerasas, pero las otras están implicadas en procesos de reparación del ADN.
Número de subunidades que tienen las E. coli. Además de la actividad polimerasa los 3 enzimas tienen la capacidad de corregir, es decir actividad 3’-5’ nucleasas.
Otra actividad exonucleasa la tiene la I, actividad 5’3’.
ADN POLIMERASAS TIENEN VARIAS ACTIVIDADES NUCLEASAS Tenemos un extremo 3’ que se podrá ir polimerizando. Y también tenemos un extremo fosfato con el grupo fósforo libre. Se van añadiendo nucleótidos en el extremo 3' libre. Seguimos teniendo el agujero de antes. El objetivo es trasladar el daño a otro lugar.
ADN polimerasa I tiene única actividad 5’3’ exonucleasa que puede ser combinada con la síntesis de ADN para realizar la traducción.
ADN POLIMERASAS CONTROLAN LA FIDELIDAD DE LA REPLICACIÓN   Las ADN polimerasas de alta fidelidad envueltas en la replicación tienen un lugar activo que favorece la unión de las pares de bases Procesividad (capacidad que tiene el enzima de incorporar nucleótidos antes de separarse el muelle). El número de nucleótidos que se añade antes de que se sintetice la cadena da un gran número de nucleótidos. Si comparamos la I con la III, la III es muy procesativa.
Una alta Procesividad de ADN polimerasas reduce la probabilidad de cambiar de marco.
ADN polimerasas a menudo tienen la actividad 3’5’ exonucleasa que se usa para escindir los pares de bases incorrectas La fidelidad de la replicación se mejora por la corrección de pruebas con el factor de aprox. 100.
  LA REPLICACIÓN REQUIERE UNA HELICASA Y LA PROTEÍNA DE UNIÓN A MONOCADENA   La replicación requiere helicasa (ADNB) para separar las cadenas de ADN usando la energía de la hidrólisis de ATP.
La proteína de unión a monocadena (SSB) se requiere para mantener las cadenas separadas.
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Expresión y replicación génicas DNAB RODEA LA CADENA DE ADN Y MUEVE 5’3’ Las helicasas se unen en la burbuja de replicación y continúan abriendo la doble hélice.
Iniciación: creación de horquillas de replicación en el origen de OriC Seis monómeros de DnaC unen cada hexámero de DnaB, y este complejo se une al origen.
Un hexámero de DnaB (helicasa) forma la horquilla de replicación.
La primasa DnaG se une al complejo helicasa y crea las horquillas de replicación.
También se requieren la girasa y proteínas monocatenarias (SSB).
Se requiere primer para empezar la síntesis de ADN Todas las ADN polimerasas requieren 3’-OH primer terminal para empezar la síntesis de ADN.
El primer terminal puede ser provisto por ARN primer, Nick en el ADN o proteína primer.
Primer de la replicación en la doble hebra de ADN requiere siempre una helicasa (DnaB), SSB y la primasa (DnaG). Los primer son tramos cortos (10 nt) de ARN.
Las dos cadenas nuevas de ADN tienen diferentes modos de síntesis.
Las ADN polimerasas avanzan continuamente cuando sintetizan la cadena líder (5’3’), pero sintetizan la retardada haciendo fragmentos cortos (fragmentos de Okazaki) que consecuentemente son unidos juntos.
Replicación semidiscontinua – El modo de replicación en cual se sintetiza una cadena nueva continuamente mientras la otra se sintetiza de manera discontinua.
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Expresión y replicación génicas Coordinación de la síntesis de la cadena líder y la retardada.
   Se requieren diferentes enzimas para sintetizar la cadena líder y la retardada.
En E. Coli, las dos de estas unidades contienen la misma subunidad catalítica (ADN polimerasa III).
En otros organismos, diferentes subunidades catalíticas pueden ser requeridas para cada cadena.
HOLOENZIMA ADN POLIMERASA CONSISTE EN SUBCOMPLEJOS   El núcleo catalítico de ADN polimerasa III de E. coli contiene 3 subunidades incluyendo la subunidad catalítico y la subunidad de corrección las dos cadenas añaden nucleótidos al ritmo similar. La cadena inductora es una sola ADN polimerasa III mientras que en la retardada hay dos.
El Holoenzima de ADN Pol III tiene al menos dos núcleos catalíticos, abrazadera de procesamiento y un complejo dimerizado clamp-loader (complejo cargador).
Holoenzima: es un nombre general para un complejo multiproteico en el cual el núcleo de la actividad enzimática está asociado con componentes adicionales que mejoran la función.
Subcomplejos que hacen el enzima. Por un lado tenemos el cargador de la abrazadera (beta) formado por una serie de proteínas que tienen capacidad de coger ATP para el proceso que se produce. Su función principal es cargar el dímero abrazadera (dos subunidades beta iguales). Cuando se carga con ADN da la procesividad alta.
La abrazadera necesita el cargador para poder unirse al ADN que se está replicando. A parte de que el cargador cargue el dímero, otra cosa que hace es dimerizar la polimerasa. Por un lado se une a una de las subunidades pero después a través de las proteínas TAU también une la otra DNA polimerasa con lo cual no se permite tener un dímero con una ADN polimerasa funcional por una cadena, y otra funcional en la otra cadena.
Tenemos la proteína que carga que es el dímero B, y el núcleo del enzima que es el que tiene la actividad polimerasa, la épsilon tiene la actividad correctora. Cada una de las cadenas que se van sintetizando tiene un núcleo. Las que mantienen la estructura dimérica son las proteínas T, que están a dos bandas, en contacto con el núcleo. Las unidades beta ayudan a que cambie una conformación. Y que se dejen los fragmentos de Okazaki.
Clamp loader (abrazadora) pone las subunidades procesadas en ADN, donde ellos forman un clamp (abrazadera) circular sobre el ácido nucleico. Al menos un núcleo catalítico se asocia con la cadena muelle. El Replisoma de E. coli se compone de un complejo holoenzima y se requieren enzimas adicionales para la replicación del cromosoma.
Se necesita una cantidad de proteínas muy grande para conseguir replicar las moléculas.
Diferentes subgrupos que forman el enzima. Subgrupo de núcleo enzimático (primera fila) compuestos por la actividad ADN-polimerasa (subunidad alfa), la correctora que es épsilon, otra proteína que estimula la 9 Angelina B.
Expresión y replicación génicas exonucleasa es la teta. Estas subunidades están en cada una de las cadenas que se están replicando.
2 fila – cargador que da procesividad. Serie de proteínas que hacen sus funciones. Proteína TAU dimérica lo que hacía era interaccionar no solo con la beta sino con el núcleo de la polimerasa eso es lo que hace que todo el dímero vaya conjuntamente.
La abrazadera controla la asociación del núcleo del enzima con el ADN.
Tenemos un ADN muelle que se está sintetizando por el extremo 3’ libre. Si el proceso no es procesativo, la ADN polimerasa añadirá un nucleótido nuevo y se separara. Procesativo  ADN polimerasa antes de separarse añade muchos nucleótidos nuevos.
El dímero que proporciona la Procesividad. Está formado por varias proteínas de manera que el ADN pueda pasar a través de él. Este complejo cuando está unido al ADN no interacciona directamente. Eso permite que el dímero vaya patinando por encima del ADN. El dímero puede impedir que se vaya muy lejos el ADN, mantiene la ADN polimerasa cerca de la molécula. Mientras tenga una cadena muelle y la que se está sintetizando. Se separará la polimerasa cuando tengamos todos los nucleótidos añadidos.
El núcleo en la cadena principal es procesivo porque la abrazadera lo mantiene en el ADN.
La abrazadera asociada con el núcleo en la cadena retardada se disocia al final de cada fragmente de Okazaki y reaparece para el fragmento siguiente.
La helicasa que crea la horquilla de replicación está conectada a dos subunidades catalíticas de ADN polimerasa.
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Expresión y replicación génicas El núcleo de la polimerasa y la abrazadera se disocian cuando se completa la síntesis del fragmento de Okazaki y se reasocia en el inicio.
DnaB – helicasa, DnaG – primasa.
La polimerasa irá añadiendo nuevos nucleótidos .Luego se tendrá que separar, disociándose el complejo y abriéndose el dímero.
Cuando se tenga que sintetizar el fragmento de Okazaki siguiente necesitaremos que esté la abrazadera para que una la ADN polimerasa a la cadena muelle de la que se está sintetizando.
Modelo “Trombone” Para coordinar la replicación por dos ADN polimerasas en la horquilla de replicación de E. Coli.
a) La ADN helicasa en la horquilla de replicación de E. Coli viaja en el muelle de la cadena retardada en dirección 5’3’. El holoenzima ADN Pol II interactúa con la ADN helicasa a través de subunidades t, que además unen las proteínas del núcleo de ADN polimerasa III. Un núcleo de ADN Pol III replica la cadena líder mientras los enzimas de otros dos núcleos de ADN Pol III se dedican a la replicación de la cadena retardada.
b) Periódicamente, ADN primasa se asocia con la ADN helicasa y sintetiza nuevo ARN primer en el muelle de la cadena retardada.
c) Inmediatamente, después de que el nuevo primer de ARN es sintetizado, el cargador deslizante de la abrazadera ensambla la abrazadera deslizante de ADN en el resultante primer: unión de plantillas.
d) La no enlazada “segunda” cadena-retardada ADN polimerasa rápidamente reconoce la abrazadera cargadora deslizante de ADN en el primer: la unión de plantillas y la iniciación de nuevo fragmento de Okazaki.
e) Cuando la “primera” cadena-retardada ADN polimerasa llega al final del fragmento de Okazaki, se separa de la abrazadera deslizante. Esa “primera” cadena-retardada ADN polimerasa está lista para reconocer el siguiente ARN primer/abrazadera deslizante que se ensambla en la plantilla de la cadena-retardada. Ese modelo visualiza dos cadenas-retardadas ADN polimerasas alternadamente iniciando síntesis de nuevos fragmentos de Okazaki.
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Expresión y replicación génicas Los fragmentos Okazaki están ligados por Ligasas.
- Cualquier fragmento de Okazaki comienza con un primer y para antes del siguiente fragmento.
ADN polimerasa I remueve el primer y lo remplaza con ADN.
La síntesis de fragmentos de Okazaki requiere priming, extensión, remover el ARN primer, llenar el agujero y ligar ambos fragmentos.
ADN ligasa hace la unión que conecta el extremo 3’ de un fragmento de Okazaki al comienzo 5’ del fragmento siguiente.
ADN ligasa sella trozos entre nucleótidos adyacente empleando el enzima intermediario AMP.
[Primasa: Sintetiza ARN] Separar las ADN polimerasas eucarióticas requiere Iniciación y Elongación    La horquilla de replicación tiene un complejo de ADN polimerasa /primasa, un complejo de ADN polimerasa  y un complejo de ADN polimerasa  El complejo ADN polimerasa /primasa inicia la síntesis de ambas cadenas de ADN.
ADN polimerasa  prolonga la cadena líder y la segunda ADN polimerasa , prolonga la cadena retardada.
Las células eucarióticas tienen varias ADN polimerasas y para hacer funciones similares se requieren en todas las horquillas de replicación.
Tres ADN polimerasas diferentes hacen la horquilla de replicación eucariótica.
El bypass de lesión requiere el reemplazo de la polimerasa - La horquilla de replicación se para cuando llega a un ADN dañado El complejo de replicación debe ser reemplazado por una ADN polimerasa especializada para el bipaso de lesión.
Mecanismo del bipaso replicacional en lesiones de ADN.
Las lesiones en el muelle de ADN (indicadas con X) puede ser “bipasadas” por el aparato replicativo en dos maneras diferentes: ADN polimerasa se intercambia (la cadena superior) y el muelle también se intercambia (cadena inferior). En el cambio de ADN polimerasa, la ADN polimerasa regular (en este caso delta/épsilon, llevan la síntesis de la cadena líder) se liga en el lugar dañado. Polimerasa específica de translesión (zeta-kappa) asume la síntesis para sobrepasar el lugar dañado, el cual continúa la polimerasa regular. Este proceso está altamente propenso a errores.
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Expresión y replicación génicas Terminación de la replicación Las dos horquillas de replicación normalmente se unen a la mitad del camino alrededor del círculo, pero ahí hay sitios ter que causan la terminación si las horquillas se van muy lejos.
El término de la replicación en E. Coli se localiza en la región entre dos sitios ter.
El problema del final de replicación en cromosomas lineales Conforme la replicación de la cadena retardada alcanza el final del cromosoma, en algún punto, la primasa no tiene suficiente espacio para sintetizar un ARN primer nuevo. Esto resulta en una replicación incompleta y cortas regiones de ADNss en el extremo 3’ de la cadena retardada.
Cuando este producto de ADN se replica en la siguiente vuelta, uno de los dos productos será acortado y faltará la región que no ha sido completamente copiada en la replicación previa.
Los Telómeros son largas matrices de 5-8 repeticiones de pares de bases y tienen el extremo 3’ sobre salido Los Telómeros son esenciales para la estabilidad de cromosomas lineales.
Telómeros, mostrados en rosa, se localizan a finales de cromátidas hermanas. Cada telómero tiene un extremo 3’ rico en guanina que se sobresale. En eucariotas simples, n usualmente tiene el valor de 1 o 2, pero en humanos puede alcanzar 30.
La extensión del extremo 3’ del telómero por la telomerasa resuelve el problema del final de replicación.
La telomerasa solo extiende el extremo 3’ del telómero, aportando una plantilla adicional para la síntesis de la cadena retardada, ambos extremos del cromosoma son extendidos.
La telomerasa tiene actividad de transcriptasa inversa y contiene la plantilla de ARN.
La telomerasa utiliza su ARN componente para unirse al extremo 3’ de la región del telómero de ADNss. Telomerasa utiliza su actividad de transcripción inversa para sintetizar ADN al final del ARN muelle. Telomerasa desplaza entonces el ARN del producto de ADN y se vuelve a unir al final del telómero, repitiendo el proceso.
La mutación en la telomerasa provoca el acortamiento de los Telómeros en cada división celular.
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Expresión y replicación génicas Replicones Extracromosomales D Loops mantienen los orígenes de las mitocondrias.
   Mitocondrias usan diferentes secuencias de origen para iniciar la replicación de cada cadena de ADN La replicación de la cadena H se inicia en D Loop La replicación de la cadena L se inicia cuando el origen se expone por el movimiento de la primera horquilla de replicación.
DNA dúplex se representa con una cadena interior y una exterior. Tiene dos orígenes de replicación. Cadena A que está por dentro y cadena L que está por fuera. Hay un origen de replicación para cada una de las dos cadenas.
La polimerasa desplaza el DNA hacia el exterior. La interior es la primera que hace de muelle.
D Loop mantiene la apertura en el ADN mitocondrial de los mamíferos, que ha separado orígenes de replicación de cada cadena.
REPLICACIÓN VIRAL ADN/ARN - Los genomas de los virus pueden ser ADN o ARN, de cadena simple o doble, circular o lineal ADN/ARN siempre se sintetiza en dirección 5’3’ La replicación se inicia en sitios específicos y es dependiente del primer Los genomas virales codifican proteínas, pero no todas las proteínas se requieren para la replicación Diversas estructuras de los genomas virales: 14 Angelina B.
Expresión y replicación génicas Clasificación viral propuesta por David Baltimore, basa en el material genético del vibrión Dos mecanismos de síntesis de ADNds Estrategias de replicación de virus de ADN – Polyomavirus 15 Angelina B.
Expresión y replicación génicas Estrategias de replicación de virus de ADN – Parvovirus    ADNss lineal (II) Replicación por desplazamiento de la cadena Estructuras hairpin al final del genoma sirven como primers para la replicación de ADN No tenemos ARN de primer, las estructuras secundarias en los extremos. Arriba tenemos un trozo de ADN con el extremo 3’ libre, la ADN polimerasa irá añadiendo nucleótidos sobre el extremo libre, la nueva cadena será de color marrón. Además, esta estructura de horquilla se puede desplegar de manera que se puede sintetizar en el extremo.
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Expresión y replicación génicas Estrategias de replicación para virus de ADN – Adenovirus     ADNds lineal (I) Se origina en ambos extremos La replicación es semiconservativa usando la proteína terminal que actúa como primer (primer proteína). Proteína terminal se une al extremo 5’ de ADN y lo provisiona de un nucleótido de citidina con extremo 3’-OH que comienza la replicación Síntesis de ADN por el desplazamiento de cadena (en la cual una cadena nueva de ADN crece por desplazamiento de cadena previa del dúplex) se lleva a cabo por la ADN polimerasa viral.
No se ha encontrado el motivo de por qué se polarizan.
Estrategias de replicación del virus de ADN – Herpesvirus    ADNds lineal (I) Molécula de ADN lineal se convierte en un círculo Se replica por el mecanismo de círculo rodante Otro tipo de síntesis. En este caso todo lo que sea el círculo rural, el ADN inicial es lineal. Es decir es otro tipo de síntesis de ADN doble cadena que es lineal. Este ADN se cierra en forma de círculo y hace un corte en la cadena externa del dúplex. Al extremo 3’ libre, se van añadiendo los nucleótidos. La cadena que se va alargando va desplazando el exterior, de manera que se va sintetizando y mientras tanto desplaza la otra hacia fuera dejándola en forma lineal (se ha de hacer síntesis discontinua).
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Expresión y replicación génicas Estrategias de replicación de virus de ADN   ADNss circular (II) Replicación por círculo rodante, que es una especie de replicación por desplazamiento de la cadena que se lleva a cabo en ADNds circular.
Produce rápidamente numerosas copias del genoma.
Estrategias de replicación en virus de ADN – Poxvirus - ADNds circular cerrado covalentemente (I) Extremo 3’ producido por la unión (Nick) sirve como primer para la replicación de ADN La replicación produce concatenadores (mecanismo de unión) que se resuelven por proteína codificada por el virus.
Estrategias de replicación de virus de ARN – Reovirus     ARNds lineal (III) La transcripción y replicación de estos virus está estrechamente relacionada. El ARNds genómico se transcribe en ARNms que ambos servirán para la translación y/o replicación.
La transcripción empieza sin partículas virales o partículas nucleares y produce ARN (+) Entonces la replicasa sintetiza la cadena (-) para completar la formación de ARNds.
Estrategias de replicación de virus de ARN – ARN (+)    ARNss lineal (+) (IV) La cadena positiva de ARN sirve tanto como genoma como ARNm para estos virus La replicación de la cadena positiva lleva a la formación de ARNds, que en cambio será transcrito a cadena positiva simple de genoma/ARNm 18 Angelina B.
Expresión y replicación génicas Estrategias de replicación de virus de ARN – Ebolavirus    Lineal ARNss (-) (V) El complejo de ARN viral dependiente de ARN polimerasa (RdRp) se une a ARN (-) genoma, y comienza la replicación, ignorando cualquier señal de transcripción. El antigenoma entonces se replica bajo el mismo proceso.
La misma ARN polimerasa se usa para la transcripción.
RdRp, a menudo llamada como replicasa es independiente del primer.
Estrategias de replicación de virus de ARN- Vioides   ARNss lineal que no codifica para ninguna proteína Replican usando ARN polimerasa como huésped por el círculo rodante generando multímeros que son consecuentemente autoclavados (estos ARNs son ribozimas), generando ARN antigenómico que replica por el mismo mecanismo de círculo rodante para producir genomas nuevos.
Esta replicación es llamada “replicación simétrica” desde ambas cadenas más y menos que son producidas por la misma manera.
CICLO DE VIDA DE LOS RETROVIRUS - - El retrovirus (VI) tiene dos copias de su genoma de ARN de cadena simple.
El provirus integrado es una secuencia de ADN de doble secuencia El retrovirus genera el provirus por la transcripción inversa del genoma retroviral. Puede servir para sintetizar proteínas o como material genómico. De este ARN sintetizado se empaquetan dos copias, además dentro del virus se empaquetan dos enzimas.
El ciclo retroviral se origina por la transcripción inversa del genoma de ARN en el dúplex de ADN en vez de ser transcrito en ARN.
EL CICLO DE VIDA DEL RETROVIRUS ENVUELVE LOS EVENTOS DE TRANSPOSICIÓN - Transcriptasa inversa – enzima que usa el ARN de cadena simple como muelle para sintetizar la cadena complementaria de ADN Integrasa – enzima que es responsable de la recombinación en el lugar específico que inserta el ADN viral en el ADN de la célula infectada. Actúa en el citoplasma.
GENES RETROVIRALES CODIFICAN PARA POLIPROTEÍNAS - - Un retrovirus típico tiene tres genes: gag, pol, y env Su característica es que cada gen genera muchas proteínas. Gag y Pol son transferidas de un segmento entero en cambio Env el ARN mensajero es procesado, el splicing (corte y empalme) hace que salga ARNm separado que es el que va a codificar para Env.
La translación de Pol requiere el cambio de marco por el ribosoma Cada una de las tres proteínas se procesa por proteasa para dar múltiples proteínas 19 Angelina B.
Expresión y replicación génicas Comienza a sintetizarse en el primer codón de iniciación. Se para en el primer stop que hay. Después de la transcripción vemos que unas proteínas dan lugar a otras para el procesamiento de proteasas. Lo que se traduce son las proteínas correspondientes al Gap y al Pol.
Los genes del retrovirus se expresan como poliproteínas que son procesadas en productos individuales.
EL ADN VIRAL SE GENERA POR LA TRANSCRIPCIÓN INVERSA Secuencias cortas (R) se repiten en cada extremo del ARN viral, entonces los extremos 5’ y 3’ son R-U5 y U3-R, respectivamente.
ARN viral termina en repeticiones directas.
  (-) cadena de ADN – secuencia de ADN de cadena simple que es complementaria al genoma ARN viral de la cadena (+) del virus.
Cadena negativa de ADN es generada por el cambio de muelles durante la transcripción inversa.
ARN que hace de primer es un ARN transferente. Este se une con unos nucleótidos (100-200 del extremo 5’) la transcriptasa inversa comienza a sintetizar la cadena complementaria. La transcriptasa inversa añade nucleótidos al extremo 3’ libre y va alargando.
ARN de la región terminal es degradado. Porque la transcriptasa inversa también tiene actividad ARNasa. ARNasa degrada nucleótidos del principio y coge otra molécula de ADN vírico y se apareja con una secuencia que tiene complementaria pero con el extremo 3’.
El extremo 3’ ha de salir por fuerza porque si no, no se podría aparearse con el ARN viral.
 (+) cadena de ADN – la cadena de la secuencia del dúplex que representa el retrovirus tiene la misma secuencia que esta de ARN.
 Síntesis de la cadena positiva de ADN requiere un segundo salto.
Se degrada el ARN pero hay unos cuantos trozos de ARN para sintetizar la 2 cadena. Sintetizará hacia el 5’. Se alarga un trozo, pero no puede alargar hacia el 3’. Sobre el extremo 3’ se acabarán sintetizando los nucleótidos que faltan.
El ADN que tenemos, las zonas repetidas son las más largas. Las zonas R se han alargado obteniendo LTR (secuencias repetidas largas).
ARN retroviral termina en repeticiones directas (R), el ADN lineal libre termina en LTRs, y el provirus termina en LTRs acortados por dos bases cada una.
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Expresión y replicación génicas Resumen: - La transcriptasa inversa comienza la síntesis cuando ARNt primer se une al lugar con 100-200 bases del extremo 5’ Cuando el enzima alcanza el extremo, las bases del 5’-terminal del ARN son degradados, exponiendo el extremo 3’ del producto de ADN Las bases del extremo 3’ expuesto del producto de ADN se aparean con el extremo 3’ de otro genoma de ARN.
La síntesis continua, generando un producto en el cual las regiones 5’ y 3’ son repetidas, dando a cada extremo la estructura U3-R-U5.
El cambio de cadenas similares ocurre cuando la transcriptasa inversa usa el producto de ADN para generar la cadena complementaria.
La recombinación con opción de copia ocurre cuando la transcriptasa inversa libera su muelle y resume la síntesis de ADN usando un muelle nuevo.
LOS RETROVIRUS PUEDEN TRANSDUCIR SECUENCIAS CELULARES - - - Replicación de virus defectuosos – el virus que no puede perpetuar el ciclo de infección porque alguno de los genes necesarios están ausentes (repuesto por ADN del huésped en virus de transducción) o mutados.
El virus ayudante puede ser necesario para la replicación Replicación de virus defectuosos tienen una secuencia célula sustituida por parte de la secuencia viral.
El ácido nucleico que no sea propio no servirá para replicar el ADN.
Pero si hay otro virus aparte de este sí que lo podrá replicar, eso pasa en los oncogenes.
La transcriptasa inversa no tiene función correctora que tienen todas las polimerasas. Eso en cambio le da más variabilidad de material genómico al virus.
DIFERENCIAS ENTRE ADN POLIMERASAS Y TRANSCRIPTASAS INVERSAS - Transcriptasas inversas pueden usar tanto la cadena de ARN como ADN de muelle Transcriptasa inversa no tiene función de corrección de pruebas 3’5’ Transcriptasas inversas tienen actividad Rnasa H que digiere ARN cuando está presente.
CLASES DE PLÁSMIDOS - Plásmido riguroso está presente desde una a dos copias por célula Plásmido relajado está presente en múltiples copias por célula Plásmido resistente a drogas (R) tiene genes de resistencia antibiótica.
Plásmido virulentos convierte ciertas bacterias en patógenos Plásmidos degradativos tienen genes para hacer enzimas degradativas.
MECANISMOS DE REPLICACIÓN EN PLÁSMIDOS Tres mecanismos para la replicación:    Replicación teta – unidireccional o bidireccional, usualmente usa proteína iniciadora Rep Replicación en círculo rodante – usada para la conjugación Replicación por desplazamiento de cadena Teta replicación: 21 Angelina B.
Expresión y replicación génicas Replicación por círculo rodante: La conjugación transfiere ADN de cadena simple Cuando F plásmido está libre, la conjugación “infecta” la bacteria recibidora con la copia del plásmido F.
La transferencia de ADN se produce cuando el plásmido F se corta a oriT y una sola cadena se dirige por el extremo 5 'unido a TraI en el receptor 22 Angelina B.
Expresión y replicación génicas Mecanismo de replicación de plásmidos Iniciación de replicación – generación del primer. Diferentes mecanismos:     Apertura de la cadena + priming de ARN (normalmente en Teta y la replicación por desplazamiento de la cadena) ARN transcrito es escindido, generando el extremo 3’-OH (en ColE1 plásmido).
Escisión de una de las cadenas de ADN para generar el extremo 3’-OH (en el mecanismo de circulo rodante) Proteína de replicación proporciona un grupo OH al cual se unirá el primer nucleótido (en algunos plásmidos lineales).
Replicación del plásmido de ColE1   Replicación de ColE1 requiere transcripción para pasar a través del origen, donde el transcrito es escindido por ARNasa H para generar el extremo primer.
Replicación de ColE1 ADN se inicia por escisión del ARN primer para generar el extremo 3’-OH.
Regulación del número de copias del plásmido ColE1 por ARN antisentido.
- ARN I regulador es un corto ARN antisentido que se aparea con el transcrito y previene la escisión generando el extremo primer.
La proteína Rom mejora el aparejamiento entre ARN I y el transcrito.
La secuencia de ARN I es complementaria a la región 5’ del primer ARN Aparejamiento de bases con ARN I puede cambiar la estructura secundaria de la secuencia del primer ARN y eso previene la generación del extremo 3’-OH.
Plásmidos de copia única tienen sistema de partición - Los sistemas de partición aseguran que los plásmidos duplicados se segregan en diferentes células hijas producidas por división La partición del plásmido R1 envuelve la polimerización de ParM ATPasa entre plásmidos.
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