6.8: El Replicoso

La replicación del ADN se lleva a cabo por un gran complejo de proteínas que actúan de forma coordinada para lograr una replicación del ADN de alta fidelidad. En conjunto, este complejo se conoce como la maquinaria de replicación del ADN o el replisoma.

La síntesis de los hilos principales y rezagados es un proceso altamente coordinado. Para explicar esto, el “modelo del trombón” fue propuesto por Bruce Alberts en 1980. La formación de bucles de ADN comienza cuando se sintetiza un cebador en la hebra rezagada principal. El bucle crece con la síntesis de un fragmento de Okazaki y finalmente se disuelve cuando finaliza la síntesis del fragmento. A continuación, la ADN polimerasa se une a otro cebador y se repite todo el ciclo, desde la formación del bucle hasta el colapso. El replisoma permite que todas las actividades se coordinen como un complejo de maquinaria de replicación.

Componentes replisome

Las helicasas se desenrollan y separan el ADN bicatenario. Estas enzimas están presentes como un solo anillo hexámero en los procariotas y como un anillo doble hexámero en los eucariotas. Las helicasas eucariotas dependen de proteínas adicionales, Cdc45 y GINS, para funcionar. Las proteínas de unión al ADN monocatenario (SSB) evitan que las hebras de ADN se recozcan. En los procariotas, las SSB constan de una sola subunidad, mientras que en los eucariotas, son una proteína heterotrimérica conocida como proteína de replicación A (RPA).

La primasa añade un cebador de ARN al lugar donde se originará la síntesis de ADN. En los procariotas, la primasa está presente como una enzima de una sola subunidad llamada DnaG, que sintetiza un cebador de ARN de alrededor de 12 nucleótidos. En los eucariotas, una enzima de múltiples subunidades, la ADN polimerasa-α primasa, sintetiza un cebador híbrido ARN-ADN de alrededor de 25 nucleótidos. Además de la polimerasa-α, la polimerasa replicativa extenderá el ADN recién sintetizado. Mientras que un solo tipo de polimerasa replicativa, la ADN polimerasa III, está presente en los procariotas, dos tipos diferentes de polimerasas replicativas, Pol ε y Pol δ, están presentes en los eucariotas, para la síntesis de hebras principales y rezagadas, respectivamente.

Las proteínas Clamp deslizantes mantienen las polimerasas unidas a la plantilla de ADN. β-clamp, una proteína homodimérica, actúa como pinza en los procariotas. En los eucariotas, la misma tarea se realiza mediante la proliferación del antígeno nuclear celular (PCNA), una proteína homotrimérica. El poro central de la abrazadera deslizante está cargado positivamente, lo que le permite tener interacciones electrostáticas con la columna vertebral de fosfato cargada negativamente del ADN. La abrazadera se une al ADN mediante un cargador de abrazaderas. Estas proteínas pentámeras pertenecen a la clase AAA+ de ATPasas. El cargador de pinzas eucariotas se conoce como factor de replicación C, mientras que el cargador de pinzas procariotas por E. coli se conoce como el complejo γ; Sin embargo, se cree que las proteínas clamp y los cargadores clamp son homólogos evolutivos a diferencia de muchos otros componentes del replisoma.