Reparación del ADN y replicación en procariotas: ADN polimerasas y corrección de errores

Corrección de Errores Genéticos y Replicación del ADN

Mecanismos de Corrección de Errores en el ADN

Aunque los errores en la replicación del ADN pueden, en ocasiones, favorecer la supervivencia de la especie a largo plazo, es crucial reparar y conservar esta información genética a corto plazo. Cuando se comete un error, la ADN polimerasa III retrocede y elimina los nucleótidos hasta encontrar aquel que esté correctamente apareado (cuando la enzima realiza esta función, se dice que tiene actividad de exonucleasa 3' a 5'). Al alcanzar el último nucleótido bien apareado, detiene su movimiento de retroceso y reinicia el proceso, agregando nucleótidos en dirección 5' a 3' a la cadena en crecimiento. Si este control falla, queda un nucleótido mal apareado, lo que se denomina mutación. Las mutaciones, al no ser corregidas por la maquinaria de reparación, se acumulan a lo largo de la vida del individuo, lo que puede derivar en enfermedades como el cáncer.

Corrección mediante Nucleasa Reparadora

Este mecanismo consiste en eliminar los nucleótidos erróneos mediante una nucleasa reparadora, la cual corta la unión fosfodiéster que conecta el nucleótido incorrecto con el nucleótido contiguo. Posteriormente, la ADN polimerasa II sintetiza el fragmento faltante y la ADN ligasa une esa pieza al ADN cortado. Debe existir alguna señal que le permita a la nucleasa reparadora distinguir cuál de las dos cadenas del ADN contiene el nucleótido incorrecto.

Síntesis y Segregación de Histonas

El ADN se replica de forma semiconservativa: las cadenas de la doble hélice progenitora, al separarse para su replicación, se distribuyen por igual en ambos cromosomas hijos. En cambio, no se sabe con exactitud cómo se segregan las histonas. Es posible que, tras la replicación, sean heredadas totalmente por uno de los cromosomas hijos; en este caso, el otro cromosoma hijo debe procurarse la totalidad de histonas nuevas. Las histonas se sintetizan en su mayor parte durante la fase S de la interfase y se incorporan al cromosoma tan pronto como el ADN es duplicado.

Replicación del ADN en Procariotas

En las bacterias, casi todo el ADN se encuentra formando una cadena circular, mientras que en los eucariotas cada cromosoma no duplicado contiene una cadena lineal asociada a una gran cantidad de proteínas y algo de ARN.

En procariotas, al existir un único punto de origen, se forma solo un origen de replicación. Aquí actúan principalmente tres ADN-polimerasas:

• ADN-polimerasa I

  Es la enzima que elimina el cebador y reemplaza los ribonucleótidos por desoxirribonucleótidos, rellenando los espacios dejados tras la eliminación de los cebadores. Añade aproximadamente 10 nucleótidos por segundo.

• ADN-polimerasa II

  Posee actividad exonucleasa, retirando nucleótidos de la cadena de ADN en sitios donde se produjeron errores o desemparejamientos.

• ADN-polimerasa III

  Es la enzima principal responsable de alargar las cadenas durante el proceso de replicación. Añade aproximadamente 500 nucleótidos por segundo.