Transcripción y Replicación del ADN

Transcripción (Síntesis de ARN)

Se lleva a cabo por las ARN polimerasas (ARNp), todas utilizan una hebra de ADN como patrón en dirección 3'->5'. En el extremo 3' se van añadiendo los nucleótidos.

Iniciación

Consiste en que la ARNp se une al promotor (región promotora). Una vez que se une al promotor, la ARNp y el promotor crean el complejo cerrado. El ARN sigue desplazándose y es eso lo que provoca que se desarrolle la molécula de ADN. Una vez separadas las hebras, puede iniciarse la elongación. Los promotores están a 10 pares de bases (pb) del punto de inicio de la transcripción. Los promotores se identifican por su secuencia de bases, una de las cuales es la caja TATA.

Elongación

Se debe mantener la estructura bicatenaria híbrida. Al leer la ARNp la cadena de ADN que actúa como molde, la polimerasa produce una molécula de ARN en dirección 5'->3' a partir de nucleótidos complementarios. El ARN tiene la misma información que la cadena de ADN complementaria al molde, pero contiene Uracilo (U) en lugar de Timina (T). La ARNp va desenrollando la cadena de ADN al mismo tiempo que avanza y la vuelve a enrollar. Esto continúa hasta que se encuentra con una señal de terminación.

Terminación

Se produce cuando la ARNp se encuentra con un terminador que provoca la liberación del ARN. Hay dos tipos:

• Independientes de Rho: secuencia en el ADN que se copia y que produce una estructura especial en la molécula de ARN sintetizada (un bucle), rica en Guanina (G) y Citosina (C). Este dúplex inestable se separa de la ARNp y se termina la síntesis.
• Dependientes de Rho: el ARN tiene un sitio de unión que se une con la proteína Rho, la cual comienza a desplazarse por el transcrito hasta la ARNp y separa el ARN transcrito del ADN.

Los ARNm procariotas son traducidos mientras son transcritos. Si el transcrito primario es un ARNm procariota no necesita ninguna transformación. Si es eucariota puede necesitar:

• Corte y empalme
• Sustitución/modificación de bases
• Adición de caperuza
• Adición de cola poli A

Replicación

Proceso por medio del cual se sintetiza una molécula de ADN utilizando como molde el propio ADN celular. El proceso está catalizado por la ADN polimerasa y utiliza desoxirribonucleótidos trifosfato. El proceso es semiconservativo, es decir, cada célula hija hereda una molécula de ADN, una de las cadenas de la cual procede de la célula madre y la otra se tiene que sintetizar nuevamente. La replicación de las células eucariotas se inicia en diversos puntos de la molécula de ADN y se produce en la dirección 5' -3'.

En una primera etapa actúan los enzimas que desenrollan la súper hélice y desestabilizan los puentes de hidrógeno entre las bases, separando las dos cadenas de la doble hélice y creando las denominadas horquillas de replicación. La gran tensión generada al desenrollarse parte de la doble hélice se reduce por medio de la acción de topoisomerasas que introducen cortes en la molécula de ADN.

La acción de otras proteínas específicas, como las proteínas SSB, permite el mantenimiento de los segmentos de cadena sencilla desenrollados por las helicasas. Las dos cadenas se sintetizan de forma diferente. La denominada cadena conductora se sintetiza de forma continua, mientras que la denominada cadena retardada se sintetiza de forma discontinua.

En la cadena conductora, el enzima primasa sintetiza un único ARN cebador en el origen de la horquilla de replicación y a continuación la ADN polimerasa III sintetiza la cadena completa.

En la cadena retardada, la primasa sintetiza diversos fragmentos de ARN cebadores en puntos distintos de la horquilla de replicación y a continuación la ADN polimerasa III forma pequeños fragmentos de ADN unidos a los ARN cebadores que reciben el nombre de fragmentos de Okazaki (100 - 200 nucleótidos).

Finalmente, en las dos cadenas, conductora y retardada, se eliminan los fragmentos de ARN cebadores por medio de una exonucleasa (ADN polimerasa I) y se sustituyen los ribonucleótidos por desoxirribonucleótidos. Los fragmentos de ADN se unen por una ligasa. La síntesis de las dos cadenas, conductora y retardada, se produce de forma simultánea en cada horquilla de replicación.