Replicación genética

1. Hipótesis del mecanismo de
Replicación

2. DNA marcado con 15N y 14N separado
por un gradiente de densidad
(a)
(b)

3. Experimento de Hersey y Chase

4. Experimento de Meselson-
Stahl

5. Replicación de un cromosoma
circular tomando la forma de 
(a) (b)

6. Modelos de replicación en DNA
circular

7. El proceso de la replicación
• Iniciación. Involucra el reconocimiento de
la posición en dónde empieza la replicación
de una molécula de DNA.
• Elongación. Eventos de la horquilla de
replicación en dónde es sintetizada una
hebra complementaria.
• Terminación. Poco entendia

8. Iniciación
• No es un proceso al azar.
• Empieza en una secuencia conocida como origen
de replicación
• Generalmente se inician dos horquillas de
replicación de cada origen (bidireccional).
• Un genoma circular bacteriano presenta un solo
origen de replicación.
• En eucariontes hay multiples orígenes para cada
cromosoma. (levadura ~300).

9. Replicación bidireccional

10. Esquema de la autoradiografía de
una horquilla de replicación

11. Inicio de la replicación en E. coli
• El origen de replicación de E.coli se conoce
como oriC.
• Presenta 245 pb de DNA.
• Contiene dos motivos cortos repetidos, uno
de nueve nucleótidos (nonámero), cinco
copias y otro de 13 nucleótidos
(tridecámero) 3 copias.

13. Inic de replicación en E. coli

15. • La proteína DnaA se une cerca de las
regiones ricas en AT en una región de
reconocimiento.
• DnaA debe estar acoplada a ATP.
• 30 moléculas de DnaA se unen a oriC
• La unión ocurre cuando el DNA esta
superenrollado negativamente, situación
normal en E. coli.

16. • El resultado de la unión de DnaA a la doble
hélice es que ésta se funde.
• El mecanismo exacto no se conoce pero
parece ser el estrés de torción inducido por
DnaA.
• La fusión de la hélice es promovida por HU,
la proteína más abundante que ayuda a
empacar al DNA de E. coli.

17. • Después de la fusión son reclutadas las proteínas
DnaBC, formando el complejo pre-priming.
• DnaC tiene un papel transitorio y puede ser que
ayude a DnaB a unirse.
• DnaB es una helicasa, que puede romper pares de
bases.
• Incrementa la región de hebra sencilla en el
origen.

18. Orígenes de replicación el
levadura
• Se les llama ARSs (autonomously replicating
sequences)
• 200 pb
• Presenta regiones discretas o subdominios
• ORS (secuencia de reconocimiento del origen), 40
pb que es reconocida por un grupo de 6 proteínas,
el ORC (complejo de reconocimiento del origen).
• No es precisamente un complejo de iniciación
pues sigue unido después de iniciada la
replicación.

19. Estructura del origen de
replicación de levadura

20. Origen de replicación en
eucariontes superiores
• No se ha podido encontrar secuencias ni
homólogas ni análogas a orígenes de
replicación en eucariontes superiores.
• Podría ser que la replicación se iniciara en
estructuras proteínicas que tienen
posiciones específicas en el núcleo.

21. • Se describió por Aladjem et al., (1998) una
región de 8 kb que conservó su
potencialidad de iniciar la replicación a alta
frecuencia al clonarla en genoma de
chimpancés.
• Proteínas con secuencias homólogas a ARSs
se han encontrado también.

22. Elongación o alargamiento
• Dificultades
– Las dos hebras tienen que ser copiadas al
mismo tiempo y la polimerasa solo copia de
5’--> 3’
– La hebra retardada debe copiarse de manera
discontinua produciendo fragmentos cortos.
– La DNA polimerasa necesita cebadores que
proporcionen extremos 3’

23. DNA pol en eucariontes y
procariontes
• Sintetizan polinucleótidos en sentido
5’-->3’
• Tienen actividad de exonucleasa 3’--
>5’ (no todas)

24. Sintesis de DNA dependiente de
un molde

25. DNA polymerases involved in replication of
bacterial and eukaryotic genomes
Exonuclease activities
Enzyme Subunits 3’-->5’ 5’-->3’ Function
Bacterial DNA polymerase
DNA polymerase I 1 Yes Yes DNA repair, replication
DNA polymerase III At least 10 Yes No Main replicating enzyme
Eukaryotic DNA polymerases
DNA polymerase a 4 No No Priming during replication
DNA polymerase g 2 Yes No Mitochondrial DNA replication
DNA polymerase d 2 or 3 Yes No Main replicative enzyme
DNA polymerase e At least 1 Yes No Required for detection of DNA damage during genome
replication
DNA polymerase k 1 or 2? ? ? Required for attachment of cohesin proteins which hold
sister chromatids together until the anaphase stage of
nuclear division
Bacteria and eukaryotes possess other DNA polymerases involved primarily in repair of damaged DNA. These enzymes
include DNA polymerases II, IV and V of Escherichia coli and the eukaryotic DNA polymerases b, ζ, η , q and ι.
Repair processes are described in Section 14.2.

26. Gen estructural*
Subunidades
Mr
Exonucleasa 3'-->5'
(corrección de errores)
Exonucleasa 5'-->3'
Velocidad de polimerización
(nucleótidos/s)
Procesividad (nucleótidos
añadidos antes de disociarse
DNA polimerasas
I
pol A
1
103,000
Si
aaaaa
Si
16-20
aaa
3-200
II
pol B
≥ 4
88,000
Sí
aaaaa
No
~7 a
≥10,000
III
pol C
≥ 10
~900,000
Síaa
aaaaa
No
250-
1000aaa
≥500,000
Comparación de las DNA pol de E.
coli

27. Aislamiento de diferentes formas de
actividad Pol III

28. Estructura de subunidad tau

29. DNA pol de eucariontes
• Son al menos 9 polimerasas
• Se nombran con letras griegas (igual que las
subunidades de la pol III).
• La replicasa es la d
• Trabaja en conjunto con el antígeno nuclear
de proliferación (PCNA)
• PCNA equivale a la subunidad b de la DNA
pol de E. coli.

30. Síntesis discontinua del DNA

31. Cebando la síntesis del DNA

32. Helicasa

33. Estructura de la helicasa

34. SSB

35. Cebando y
sintetizando
la hebra
rezagada

36. Síntesis en
paralelo de
la hebra
líder y
rezagada

37. Unión de los
fragmentos
de Okazaki

38. Endonucleasa FEN1

39. Dos modelos de acompletar la
replicación resagada

41. Topología de la terminación en
cromosomas circulares.

42. Secuencias de termino en e coli

43. Actividad de topoisomerasas
• Las DNA topoisomerasas no desenrollan la doble hélice.
• Lo que hacen es resolver el problema topológico
contratacando el sobre-enrollamiento que de otra manera
tendría la molécula por la progresión de la horquilla de
replicación.
• El resultado es que la hélice puede ser “unzipped” poniendo
las dos hebras aparte sin que la molécula tenga que rotar.

44. Tipos de DNA topoisomerasas
Type Substrate Examples
Type IA Single-stranded DNA Escherichia coli topoisomerases I and III; yeast
and human topoisomerase III; archaeal reverse
gyrase
Type IB Single-stranded DNA Eukaryotic topoisomerase I
Type II Double-stranded DNA E. coli topoisomerases II (DNA gyrase) and IV;
eukaryotic topoisomerases II and IV

45. Desenrollamiento de la cadena
mediante topoisomerasas

46. Topoisomerasas tipo I y II

47. Coesinas

48. Problema del primer cebador

49. Extensión del cromosoma por la
terlomerasa

50. Terminación de la expresnión

51. Células senesentes

52. Sequences of telomere repeats and telomerase RNAs in
various organisms
Species Telomere repeat sequence Telomerase RNA template sequence
Human 5’-TTAGGG-3’ 5’-CUAACCCUAAC-3’
Oxytricha 5’-TTTTGGGG-3’ 5’-CAAAACCCCAAAACC-3’
Tetrahymena 5’-TTGGGG-3’ 5’-CAACCCCAA-3’
Oxytricha and Tetrahymena are protozoans which are particularly useful for telomere studies
because at certain developmental stages their chromosomes break into small fragments, all
of which have telomeres: they therefore have many telomeres per cell (Greider, 1996).

53. Fases del ciclo celular

54. Cdc6 p

55. Ciclinas mitóticas