Antes de que una célula pueda dividirse, debe replicar con precisión todos sus cromosomas, incluido el ADN y sus proteínas histonas y no histonas asociadas. Este proceso comienza en numerosos orígenes de replicación durante la fase S del ciclo celular en cada uno de los cromosomas de una célula simultáneamente. Ciertos nucleótidos pueden actuar como orígenes de replicación, pero estas secuencias no están bien definidas, especialmente en especies complejas, multicelulares y eucariotas. La longitud del ADN que abarca un origen de replicación y sus dos respectivos terminales de replicación, donde las horquillas de replicación adyacentes eventualmente se fusionarán, se denomina replicón. La replicación del ADN progresa de esta manera, agrupados de orígenes a la vez, hasta que llega a los telómeros, que tienen su propio proceso de replicación especializado. En este punto, cuando la célula está en fase M y lista para dividirse, la masa cromosómica de la célula se ha duplicado efectivamente.

A medida que avanza la replicación del ADN, se sintetizan nuevas proteínas histonas y se forman nuevas partículas de núcleo de histonas. Estas proteínas son tan importantes para la función cromosómica como el ADN, ya que las histonas son fundamentales para la estructura física del cromosoma.

Orígenes de la replicación

La replicación del ADN comienza en ciertas secuencias de nucleótidos llamadas orígenes de replicación. Estos sitios interactúan con proteínas iniciadoras especializadas que comienzan el proceso de separación y replicación del ADN. Definir y cuantificar estas secuencias ha resultado difícil, especialmente en especies complejas, multicelulares y eucariotas. Por ejemplo, el gran tamaño del genoma humano requeriría decenas de miles de orígenes de replicación en todos los cromosomas. Sin embargo, el recuento de estos sitios es difícil porque no hay un consenso claro sobre secuencias de origen específicas. Es probable que los orígenes de la replicación estén definidos por una combinación de secuencias de nucleótidos, varias proteínas y la estructura de la cromatina.

Replicación de histonas

Las histonas son proteínas que se encargan de empaquetar el ADN en cromatina y luego en cromosomas. Por lo tanto, las histonas son críticas para la estructura física y la función del cromosoma eucariota. Durante la replicación cromosómica, también se deben sintetizar nuevas histonas para empaquetar el nuevo ADN en nucleosomas. A medida que la horquilla de replicación avanza, las histonas nuevas y antiguas se vuelven a ensamblar aleatoriamente en las células hijas.