Replicación, Transcrición e Tradución do ADN

Iniciación

Desenvolvemento e apertura da dobre hélice. Iníciase no oriC, zona onde abundan as secuencias de bases GATC (a replicación en procariotas ten un único orixe de replicación, o oriC; en eucariotas, múltiples, chamados replicones).

Recoñécese o oriC por unhas proteínas que se lle unen. As enzimas helicases rompen as pontes de hidróxeno (H) entre as bases nitroxenadas (BN) e ábrese a dobre hélice, polo que se produce desenrolamento na zona. Isto crea nas zonas próximas unhas tensións que poderían provocar un maior enrolamento. As xirases e topoisomerases rompen e soldan a hélice neses puntos.

Fórmase unha burbulla de replicación ao redor do OriC con dúas forcadas de replicación onde se van sintetizar as novas cadeas de ADN. Esta esténdese cara ambos os lados, polo que é bidireccional.

Enlongación

Sintetízase unha nova cadea de ADN sobre cada cadea da dobre hélice orixinal. Interveñen as ADN polimerases (tres en procariotas, cinco en eucariotas). Non poden iniciar de cero a síntese dunha nova cadea; necesitan un fragmento duns 10 nucleótidos de ARN, denominado cebador ou primer, cun extremo 3’-OH libre ao que engadir os novos nucleótidos, sintetizado pola primase. A propia cadea de ADN xa sintetizada actúa como cebador.

A ADN polimerase percorre as cadeas molde en sentido 3’-5’ e vai unindo os novos nucleótidos no extremo 3’ (cadea condutora). A cadea molde orientada en sentido 5’-3’ realízase por fragmentos de ADN duns mil nucleótidos (fragmentos de Okazaki: 100/200 nucleótidos en procariotas, 1000/2000 en eucariotas). Cada un require dun cebador de ARN a certos intervalos. A ADN polimerase vai eliminando o cebador e substituíndoo por ADN. A ADN ligase solda.

En eucariotas a velocidade é máis lenta pola presenza dos nucleosomas (histonas + ADN). Esta lentitude compénsase co número de orixes. Ademais, cando chega ao extremo do cromosoma (Telómero) e se elimina o último cebador, a cadea queda incompleta porque non se pode encher ese oco coa ADN polimerase, xa que necesitaría un extremo 3’ libre; por iso se acurta por cada división. Células embrionarias e cancerosas solucionan isto coa telomerase que impide este acurtamento.

Corrección de Erros

A ADN polimerase actúa tamén como exonuclease eliminando os nucleótidos mal aparellados. Se quedan sen corrixir dan lugar a mutacións.

Finalización

As dúas forcadas avanzan en sentidos opostos ata chegar ao punto Ter (oposto ao oriC) onde remata a replicación. Como resultado obtéñense cromosomas circulares concatenados ligados no espazo. Estes sepáranse mediante unha enzima denominada topoisomerase.

Iniciación

Iniciación: A ADN polimerase únese á rexión promotora do ADN (en procariotas, factor sigma; en eucariotas participan certas proteínas, factores de transcrición, que todo xunto forman o complexo de preiniciación). Esta está 10 pares antes do xene en procariotas e 30 pares antes en eucariotas, e ademais de marcar o inicio do xene, sinala cal das dúas cadeas se ten que transcribir (a que está en sentido 3’-5’). En procariotas, actúa unha soa ARN polimerase; en eucariotas actúan tres (unha para cada tipo de ARN).

Enlongación

Dentro da burbulla de transcrición a ARN polimerase comeza a transcribir a cadea molde engadindo as bases segundo a complementariedade. A burbulla vaise movendo a medida que se alarga a cadea de ARN.

Terminación

Recoñécense secuencias de terminación, solta a ARN polimerase do ADN e libérase o ARN novo.

Maduración do ARN mensaxeiro en eucariotas

Ten lugar no núcleo e comeza durante a elongación, ao engadir no extremo 5’ do ARN mensaxeiro unha cabeza de guanosina metilada. Continúa na terminación ao poñer unha cola de poli-A no extremo 3’. Posteriormente, e antes de saír do núcleo, rematará a maduración co proceso de splicing, que consiste en cortar os intróns e empalmar os exóns. Realízase por enzimas como a RNPpn (ribonucleoproteína pequena nuclear); varias RNPpn agrúpanse en partículas chamadas espliceosomas para levalo a cabo. A finalidade é garantir que na circulación do ARN-m polo citoplasma non se perda información xenética (blindaxe da información) para que chegue íntegra aos ribosomas.

Características do código xenético

• É universal: a práctica totalidade dos organismos comparte o mesmo código, incluíndo os virus. Isto indica que tivo unha orixe evolutiva común, agás en mitocondrias, protozoos e bacterias.
• É dexenerado: os aminoácidos (aa), excepto a metionina e o triptófano, están codificados por máis dun codón (codóns sinónimos). Pero ningún codón codifica máis dun aa, por iso o código non presenta imperfección.
• Carece de solapamento: os tripletes están dispostos de forma continua, sen deixar entre eles espazos e sen compartir ningunha base nitroxenada.
• Hai tripletes sen sentido: non codifican ningún aa. Son os tripletes de inicio (AUG) e os tripletes de sinal de terminación da tradución (UAA, UAG e UGA).

Iniciación da Tradución

A tradución iníciase coa unión da rexión líder do ARN mensaxeiro (extremo 5’) á subunidade menor do ribosoma. Cando apareza no ARN mensaxeiro o triplete AUG, inmediatamente entrará a unirse a subunidade maior do ribosoma, cun ARN transferente localizado na súa rexión ou sitio P (a subunidade maior do ribosoma presenta dúas fendas ou sitios de fixación: o sitio A e o sitio P; ademais atopamos o sitio E); este ARN transferente será aquel cuxo anticodón sexa complementario dese triplete AUG do ARN-m. Este primeiro ARN-t aporta no extremo 3’ o aa metionina en eucariotas, e formil-metionina en procariotas. Ambas subunidades do ribosoma permanecerán unidas ata que finalice o proceso. No sitio A da subunidade maior do ribosoma atoparemos outro codón ou triplete no que entrará o ARN-t (co seu aa correspondente) cun anticodón complementario. Todo isto necesita uns factores de iniciación.

Elongación

O proceso continúa coa elongación: a metionina unida polo grupo carboxilo ao ARN-t, rompe este enlace e únese, mediante enlace peptídico, ao grupo amino do seguinte aa que, á súa vez, está enlazado ao seu ARN-t. O resultado é a formación dun dipéptido aloxado no sitio A. O sitio P queda ocupado por un ARN-t sen aa.

A continuación prodúcese un desprazamento do ribosoma sobre a cadea de ARN-m en dirección 5’→ 3’ (grazas aos factores de elongación e con gasto de 1 GTP). O triplete que estaba no sitio A (con un ARN-t co seu dipéptido) pasa ao sitio P; entra un novo ARN transferente no sitio A, con un novo aa. O primeiro ARN transferente (agora sen aa) sairá do ribosoma polo sitio E. O dipéptido unido ao ARN-t situado no sitio P libérase e únese por enlace peptídico ao grupo amino do aa situado no ARN-t do sitio A dando un tripéptido; prodúcese un novo desprazamento ou translocación (grazas aos factores de elongación e a 1 GTP) e o ARN-t sen aa pasa ao sitio E e sae do ribosoma e o situado no sitio A (co seu tripéptido) pasa ao sitio P, quedando o sitio A libre de novo e así sucesivamente (vemos que cada desprazamento do ribosoma sobre o ARN-m corresponde á distancia dun triplete ou codón).

Finalización

O proceso finaliza (finalización) cando no ribosoma se sitúa un dos tripletes fin (UAA, UAG, UGA) do ARN-m, para o que non hai ningún ARN transferente que poida aportar aa. Esta terminación require uns factores de terminación e liberación, un conxunto de proteínas que fan soltar a cadea polipeptídica sintetizada, e separan as dúas subunidades do ribosoma.