Replicación y Reparación del ADN en Células: Eucariotas vs. Procariotas

Replicación en Células Eucariotas

Las moléculas de ADN de las células eucariotas son mayores que las de las bacterias y están organizadas en estructuras complejas. Los rasgos esenciales son los mismos en eucariotas y en procariotas. En todos los eucariotas, el inicio requiere un complejo proteico que interacciona y es regulado por diversas proteínas implicadas en el control del ciclo celular. Otras dos proteínas, CDC6 y CDC1, tienen una función similar a la de la proteína bacteriana DnaC, y su función es cargar las helicasas en el ADN cerca del origen de replicación.

La velocidad de movimiento de la horquilla de replicación en eucariotas es solo una vigésima parte de la observada en E. coli. También presentan varios tipos de ADN polimerasas. En la replicación de los cromosomas nucleares intervienen la ADN polimerasa α (alfa) en asociación con la ADN polimerasa δ (delta). La primera carece de actividad exonucleasa 3'-5' correctora de pruebas, por lo que es inadecuada para la síntesis de ADN, y actúa solo en la síntesis de cebadores cortos para los fragmentos de Okazaki. Estos cebadores son alargados a continuación por la ADN polimerasa δ (delta). Esta va asociada a una proteína que la estimula y recibe el nombre de antígeno. Esta polimerasa tiene una actividad exonucleasa 3'-5' correctora de pruebas y parece que realiza la síntesis de las hebras conductoras y rezagadas.

La ADN polimerasa ε (epsilon) puede reemplazar a la ADN polimerasa δ (delta) en algunas situaciones, tales como la reparación de ADN. También puede actuar en la horquilla de replicación. En la replicación del ADN eucariota también actúan otros dos complejos proteicos: el RPA, cuya función es equivalente a la proteína SSB en bacterias, y el RFC, que es un cargador de la abrazadera que facilita la formación de complejos de replicación en E. coli.

La terminación de la replicación de los cromosomas eucariotas lineales requiere la síntesis de unas estructuras especiales denominadas telómeros.

Mecanismos de Reparación del ADN

El ADN puede resultar dañado por diversos procesos. La importancia de las reparaciones se debe a que la consecuencia más importante de un error es la posibilidad de que se produzca un cambio permanente de la secuencia de nucleótidos del ADN. A este cambio se le llama mutación. La mayoría de ellas son malignas y solo en contadas ocasiones son ventajosas. Algunos tipos de lesiones pueden ser reparadas por varios sistemas diferentes. Muchos sistemas de reparación son ineficaces en términos energéticos. La reparación del ADN es posible en gran parte porque este presenta dos cadenas complementarias. La lesión en una cadena puede ser eliminada y reemplazada de manera precisa usando como molde la cadena complementaria no dañada.

Reparación por Apareamiento Incorrecto

Se corrige casi siempre de acuerdo con la información contenida en la cadena molde, de manera que el sistema debe diferenciar de alguna manera la cadena molde y la recién sintetizada. La célula consigue esto marcando el ADN molde con un grupo metilo.

En E. coli se basa en la DAM metilasa, la cual metila el ADN en la posición N6 de todas las adeninas. El estado transitorio sin metilar de la cadena recién sintetizada permite distinguir entre ella y la hebra molde. Los apareamientos incorrectos se reparan seguidamente. Cuando el desapareamiento se encuentra en el extremo 5' del sitio de corte, la hebra sin metilar es desenrollada y degradada en el sentido 3'-5', siendo después reemplazada por un nuevo ADN.

Reparación por Escisión de Bases

Existen en la célula unas enzimas ADN glucosilasas que reconocen lesiones del ADN. Cada glucosilasa es generalmente específica para cada lesión. En las bacterias hay un solo tipo, mientras que las eucariotas tienen al menos 4.