Guia fonamental de biologia molecular: DNA, RNA i proteïnes

Estructura i Replicació del DNA

B-DNA: 10,5 pb per gir / 3,4 nm.

Models de replicació:

• Al cap d'un cicle: model conservatiu (una única banda de densitat intermèdia).
• Al cap de dos cicles: model dispersiu (dues bandes, una desplaçada cap a densitats més lleugeres).

Nucleosomes i Histones

Nucleosoma: 147 pb. Histones: tetràmer (H3-H4) associat a 2 dímers H2A-H2B. La H1 s'uneix al DNA linker i estabilitza la cromatina, afavorint el seu empaquetament.

Modificació química de les histones:

1. Regulació de l’expressió gènica: Les modificacions (acetilació, metilació, fosforilació) alteren l’accessibilitat del DNA, facilitant o dificultant la unió dels factors de transcripció.
2. Diferenciació cel·lular: Permeten activar o silenciar conjunts específics de gens durant el desenvolupament.

Proteïnes de la replicació

• Helicasa: Obertura de la doble hèlix.
• Proteïnes SSB: Estabilitzen la cadena simple.
• Topoisomerasa: Alleuja la tensió i el superenrotllament.
• Primasa: Sintetitza l'encebador.
• DNA polimerasa III (procariotes): Síntesi de la cadena contínua i fragments d'Okazaki.
• DNA polimerasa I: Elimina encebadors d'RNA i els substitueix per DNA.
• DNA lligasa: Uneix fragments d'Okazaki (enllaços fosfodièster).
• RNasa H (eucariotes): Elimina encebadors d'RNA.
• Telomerasa: Allarga els telòmers dels cromosomes lineals.

El següent fragment d'Okazaki s'iniciarà al punt A, ja que la síntesi només es pot fer en direcció 5'→3'.

Genoma i RNA

Gran part del genoma és DNA no codificant. La complexitat biològica depèn de la regulació gènica, l'esplicing alternatiu i les modificacions epigenètiques.

Funcions de l'RNA: transport, estructural, catalitzador i intermediari.

Conceptes de Genètica Molecular

• Densitat superhelicoïdal: Grau de superenrotllament del DNA.
• Riboswitch: Element regulador a l'ARN que uneix metabòlits.
• Pseudogèn: Gen no funcional derivat d'un gen ancestral.
• Processivitat: Capacitat d'un enzim de catalitzar reaccions consecutives sense dissociar-se.
• Regió heterodúplex: DNA format durant la recombinació amb cadenes d'orígens diferents.
• Tautomeria: Formes químiques alternatives de les bases (ceto-enol, amino-imino) que causen errors d'aparellament.

Recombinació Homòloga

Procés: Inici, ruptures (Spo11), invasió de cadenes (Rad51/Dmc1), formació i resolució d'unions de Holliday.

Enzims clau:

• Procariotes: RecBCD, RecA, RuvA, RuvB, RuvC.
• Eucariotes: SPO11, MRX, Rad51, Dmc1, Rad51C, XRCC3, REC Q.

Transcripció i Processament

RNA polimerasa (procariotes): Subunitats α, β, β', ω i factor σ (reconeixement del promotor).

Processament (Eucariotes):

• Cap 5': 7-metilguanosina (protecció i exportació).
• Cua poli-A: Estabilitat i traducció.
• Terminació: CPSF, CstF, PAP, PABP i l'exonucleasa Rat1.

Splicing: Major (GU-AG) i Minor (AU-AC). Mecanismes: obstaculització estèrica, combinació de llocs i NMD.

Traducció i Codi Genètic

Codi genètic: No solapat i degenerat. Wobble: Flexibilitat en l'aparellament de la tercera base del codó.

Traducció (Eucariotes): Iniciació mitjançant el complex de preiniciació, reconeixement del cap 5' i desplaçament fins a la seqüència Kozak.

Definicions addicionals

• Biaix de codó: Preferència d'una espècie per certs codons sinònims.
• Cadena amb sentit: Seqüència idèntica a l'mRNA.
• Seqüència consens: Seqüència més freqüent en una funció biològica.
• Conversió gènica: Transferència no recíproca d'informació genètica.