Medio Ambiente México , Baja California Sur, Mi茅rcoles, 07 de diciembre de 2022 a las 09:07
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El no tan sencillo proceso de duplicaci贸n del ADN

Nuestro cuerpo tiene una v铆a f茅rrea que son las hebras de ADN, las traviesas de maderas son los nucle贸tidos y hay una locomotora que la recorre en ambos sentidos, la cual ayuda a hacer copias de nuestro material gen茅tico

Alina Gabriela Monroy-Gamboa y Sergio Ticul Álvarez-Castañeda/CIBNOR/DICYT La hebra de ADN se ha considerado como un río por el cual fluye la información con cierta direccionalidad, se maneja como río arriba y río abajo. Por lo que, si se desea duplicar una fracción de la hebra de ADN, ésta deberá de tener un punto determinado río arriba y otro río abajo, entonces su replicación se realizará solamente entre estos dos puntos, sin afectar al resto de la hebra. Al fragmento que se desea replicar se le denomina replicón o unidad funcional de replicación. La duplicación del ADN se puede iniciar en múltiples replicones a la vez.


¿Pero cómo empieza el proceso? Una vez que se ha detectado el replicón a duplicar empieza un proceso ubicación de los puntos determinados río arriba y río abajo, y a partir de cada origen se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos al mismo tiempo. Es por ello que las cadenas de la hebra del ADN deben separarse, para que cada una sea el molde que servirá para la síntesis de una nueva cadena. Esto empieza con un proceso en el que se forma el denominada burbuja u ojo de replicación, por lo que de cada origen avanza en dirección a la región de ADN que no se ha duplicado para que se produzca la replicación.


En todo este proceso la estrella de la replicación es la ADN polimerasa. La ADN polimerasa es una enzima que cataliza la síntesis de la nueva cadena de ADN a partir de desoxirribonucleótidos y de la molécula de ADN plantilla o molde, también llamados cebadores, cuando la amplificación se realiza de manera artificial, en un laboratorio. Los cebadores son una combinación de unos 25 a 30 nucleótidos que tienen una combinación única y que solamente pueden encontrar su complemento en un punto específico del ADN de todo el organismo (genoma). La ADN polimerasa es como una locomotora que corre sobre la hebra del ADN que será copiado y va anclando a su tren los vagones (nucleótidos: Adenina con Tiamina, Citosina con Guanina) que equivalen a los que encuentra en la vía férrea de forma complementaria a los nucleótidos. También tiene como función catalizar los enlaces, dígase de otra manera, soldar los vagones que los liga al fosfato libre que es la estructura fundamental del ADN. La ADN polimerasa también tiene una función correctora y reparadora de la cadena del ADN por tener una actividad de exonucleasa. La capacidad de exonucleasa le proporciona la facultad de degradar el ADN, lo que es importante ya que permite tener un mecanismo de corrección de los posibles errores producidos durante la duplicación del ADN y reducir el número de mutaciones. La ADN polimerasa tiene unidades diferentes. La unidad I es la que reemplaza los cebadores de ARN por nucleótidos de ADN. La unidad II es la participa en la corrección de errores. La unidad III es la que sintetiza la cadena complementaria (solamente río abajo).


El proceso de la replicación en la ADN se puede dividir en tres fases las que son iniciación, elongación y terminación. En la iniciación se ubican los puntos de partida, río arriba y río abajo que determinará el replicón.


De este modo una vez que se ha detectado el replicón la fibra de DNA, pero en muchas ocasiones la hebra está enrollada en sí misma, por lo que tiene un volumen tridimensional al que se le denomina superenrollamiento del ADN. No puede ser leído si está enrollado, por lo que es necesario “desenrollar” al ADN y que quede de la manera más lineal posible para su replicación. La topoisomerasa es la enzima que retira la estructura tridimensional y causa la linealidad del ADN que a su vez permite el inicio de la duplicación. Ya en forma más lineal se buscan los puntos específicos de río abajo y río arriba, donde interviene la helicasa, que separa los puentes de hidrógeno que ayudan a mantener unidas a las hebras, al separarse se forma el ojo de replicación. En este momento, con la separación de los puestes de hidrógeno la estabilidad de la cadena de ADN puede estar comprometida, entonces intervienen las proteínas ligantes de ADN de cadena sencilla (SSB por sus siglas en inglés) que ayudan a estabilizar las cadenas abiertas y mantienen separadas las dos hebras y “apuntaladas” para que no se destruyan. Con todo esto queda preparada la cadena de ADN para poder ser replicada.


Durante la replicación en cada uno de estos puntos se posiciona la polimerasa unida a un cebador específico y empieza a recorrer la cadena adicionando nucleótidos que sean equivalentes a la hebra del ADN que se desee duplicar. Como resultado se tienen la cantidad de cadenas equivalente al número de cebadores disponibles. La unidad III de la ADN polimerasa junto con el cebador se une a la cadena a replicar por medio de los puentes de hidrógeno para empezar a añadir nucleótidos. La unidad II interviene en a la corrección de errores y la unidad I reemplaza los cebadores de ARN por nucleótidos de ADN. Con éste empieza a trabajar el tren y se duplica la cadena de hasta encontrar un codón (tres bases nucleotídicas del ADN) que codifican como la terminación del mensaje, por lo que la duplicación se interrumpe.


Con la localización de codón de terminación todo el sistema antes mencionado se desacopla de la cadena por lo que el proceso de replicación termina. La cadena original se cierra y se dispone de una copia nueva.


Copiar un fragmento de ADN es un proceso en el que se involucran varias enzimas que ayudan a seccionar e incluso desenrollar el ADN para poder ser duplicado correctamente.

 

Autores

 

Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S. C. Instituto Politécnico Nacional 195, CP. 23205, La Paz, Baja California Sur, México. Email beu_ribetzin@hotmail.com (AGM-G), sticul@cibnor.mx (STA-C).