REPLICACIÓN DEL ADN

REPLICACIÓN  DEL ADN

Uno de los procesos que lleva a cabo el ADN es la replicación, proceso característico para obtener copias de sí mismo, el cual ocurre durante la fase de síntesis, conocida también como fase S del ciclo celular, esto con el fin de poder realizar la conocida <división celular>, en el cual se forma un aumento en el número de las células, este proceso es indispensable e igual en todas las células. Para lograr realizarlo, es indispensable la transferencia de la información genética de cierta célula a otra célula, por medio de la replicación del ADN (Berthon et al., 2019).

 La importancia de este proceso radica en la conservación de la información genética, para comprender mejor este proceso, por ello, el modelo de los investigadores Watson y Crick, fue requerido para alcanzar el estudio de la estructura de la doble hélice que se presenta en el ADN. En dicha estructura ocurre la separación de sus dos hebras que funcionan como molde, para que luego se le sean añadidos oxirribonucleótidos mediante una enzima que llevara a cabo su acción a partir de la complementariedad de las bases (Prioleau & MacAlpine, 2016).

Las células al requerir tener el material genético en su totalidad, es primordial el aseguramiento del buen funcionamiento de la célula, para que se realice de buena manera la multiplicación de aquellas células, debido a que  al producirse alguna herida en el organismo, las células al multiplicarse son utilizadas para su reparación (Robinson & Bell, 2015). Como cualquier otro proceso, la replicación también contiene ciertas características en su funcionamiento, dentro de estas se encuentra que es un proceso bidireccional, debido a que la síntesis ocurre en dos direcciones (siempre en sentido 5`- 3`); también se caracteriza por ser semidiscontinua, esto a causa de la replicación de una hebra adelantada y otra hebra llamada retrasada, la cual se compone por los fragmentos de Okasaki (descubiertos en el año 1960 por Reiji Okasaki  junto con Tsuneko Okasaki, científicos japoneses).

Años atrás, se hablaba de tres teorías con las cuales se podría explicar la replicación, estas teorías mencionaban que la replicación podía ser semiconservativa,   en donde se produce una nueva copia de la célula  a partir de la hebra original o templada; la siguiente teoría era la conservadora en la cual se da la sintetización de una molécula que es totalmente nueva, proveniente de la original, formando una copia de ella, obteniendo así las dos hebras antiguas unidas y por otro lado se encuentran las dos hebras nuevas también juntas; por último, se encuentra la teoría dispersora o también llamada dispersante en la cual, las cadenas de las células hijas presentan fragmentos de la cadena antigua, como también presenta fragmentos de la nueva célula (Méchali et al., 2018).  

En este complejo proceso también participan una serie de enzimas, dentro de estas encontramos primeramente a las topoisomerasas, las cuales  son las encargadas de la disipación de la tensión que ocurre en el sobre enrollamiento del DNA (Robinson & Bell, 2015), estas tienen la capacidad de cortar o formar los enlaces fosfodiéster, pudiendo ser en una de las hebras, en donde se llamaran topoisomerasa I o en ambas, conocida como topoisomerasa II, gracias a estas, se da el acceso a todas las demás enzimas participes en la replicación en la cadena del ADN; otra enzima es la helicasa, enzima encargada de la separación de las dos hebras que contiene el ADN, esto por medio de la ruptura de los puentes de hidrógeno, dado esto, se procede a los superenrrollamientos positivos en los lados de la conocida burbuja de replicación. Seguidamente, se encuentran las proteínas de unión a la cadena simple o las SSB (Single Strand DNA binding proteins in procariontes) o RPA en el caso de los eucariontes, son aquellas que mantienen estable la horquilla presente en la replicación, para así evitar la unión de las dos hebras  que fueron separadas, eso lo hace mediante la separación de los puentes de hidrógenos formados por la helicasa, permitiendo así las copias (MacAlpine & Almouzni, 2018).

Luego, la ADN polimerasa cumple un papel fundamental, ya que, es la encargada de la incorporación de los nucleótidos que corresponden a las hebras nuevas del ADN, estas son la hebra adelantada y la retrasada, ya mencionadas anteriormente, esto lo hace en dirección 5´- 3´; existen cinco tipos de esta enzima, estas son la polimerasa α (DNApol α), también conocida comúnmente como primasa, la cual es la encargada de dar inicio a la síntesis del ADN, esto lo realiza por medio de la formación del cebador de ARN  (Berthon et al., 2019), otros tipos de esta enzimas son las polimerasas δ (DNApol δ) formada por dos subunidades y la polimerasa Ɛ (DNApol Ɛ) de la cual se desconoce el número de subunidades que la conforman, estas polimerasas participan en gran parte de la elongación de las dos hebras pertenecientes del DNA.

Se encuentra de igual forma, la polimerasa β (DNApol β), la cual está formada por tan solo una subunidad, y esta no participa directamente en la replicación, sino que interviene en la reparación de los daños o errores presentados en el ADN (Ekundayo & Bleichert, 2019), estos cuatro tipos de enzimas ya mencionadas, participan  en la replicación nuclear, esta también presenta cuatro subunidades, finalmente, la polimerasa ϒ (DNApol ϒ) compuesta por cuatro isoformas, cumple su función en la replicación mitocondrial, cabe resaltar que las polimerasas δ, Ɛ y ϒ, presentan una actividad conocida como exonucleasa- 3´, la cual les permite la corrección de los errores que fueron causados en la incorporación de los nucleótidos en la hebra que está siendo sintetizada , lo que realizan es la eliminación del nucleótido incorrecto, y se añade al correcto (Zhou et al., 2015)

 Por otro lado, está la ADN ligasa, la cual actúa en la unión de los espacios generados entre un nucleótido y otro nucleótido que se encuentran dentro de una misma hebra; por último, se encuentra la primasa, enzima que adiciona aquellos ribonucleótidos que hacen parte de los cebadores o primer como se les conoce comúnmente, estos radican parte importante en la acción de la ARN polimerasa. Posteriormente, encontramos a las Rnasa H1, que son aquellas que realizan el retiro de los cebadores del ARNesto durante el transcurso de la síntesis de los fragmentos de Okasaki (Zhou et al., 2015), incluso, a lo largo de los procesos que requieren reparación del DNA. Otra enzima participe en este proceso es la FEN1/ RTH1, conocida particularmente también como endonucleasa flag 1, esta cumple la función de sacar aquel ribonucleótido 5´perteneciente al fragmento de Okasaki, aquí puede presentarse el Nick por el cual se procede a que la ADN ligasa lo selle (Hübscher, 2019). No obstante, para el buen funcionamiento de la replicación, son importantes los antígenos nucleares de células que se encuentran en proliferación, conocidos también por sus siglas como PCNA, característicos por ser homotrímeros, los cuales fundamentan la estructura de toroide, que debe ser abierta de manera transcriptora, a partir del conocido factor de replicación, permitiendo así que se vuelva a circular cerca de la doble cadena del DNA. Esta a su vez, puede estar en interacción con la ADN polimerasa, funcionando a manera de pinza, sosteniendo a la proteína polimerasa desde el extremo del primer permitiéndole la sintetización de la cadena del DNA (Kang et al., 2018).

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