Replicación en eucariotas

En las células eucariotas, la replicación del ADN está altamente conservada y estrictamente regulada. Se deben duplicar múltiples cromosomas lineales con alta fidelidad antes de la división celular, por lo que existen muchas proteínas que cumplen funciones especializadas en el proceso de replicación. La replicación ocurre en tres fases: iniciación, elongación y terminación, y termina con dos juegos completos de cromosomas en el núcleo.

Muchas proteínas organizan la replicación en el origen

La replicación eucariota sigue muchos de los mismos principios que la replicación del ADN procariótico, pero debido a que el genoma es mucho más grande y los cromosomas son lineales en lugar de circulares, el proceso requiere más proteínas y tiene algunas diferencias clave. Primero, a diferencia de los procariotas, la replicación en las eucariotas ocurre simultáneamente en múltiples orígenes de replicación a lo largo de cada cromosoma. Las proteínas iniciadoras reconocen y se unen a estos orígenes y reclutan proteínas helicasas para desenrollar la doble hélice del ADN. En cada punto de origen se forman dos bifurcaciones de replicación. entonces, Primase agrega cebadores de ARN cortos a las hebras individuales de ADN, que sirven como punto de partida para que la ADN polimerasa se una y comience a copiar la secuencia. El ADN sólo puede sintetizarse en la dirección 5' a 3', por lo que la replicación de ambas cadenas desde una única horquilla de replicación se produce en dos direcciones diferentes. La cadena principal se sintetiza continuamente, mientras que la cadena retrasada se sintetiza en tramos cortos de 100 a 200 pares de bases de longitud, llamados fragmentos de Okazaki. Una vez que se completa la mayor parte de la replicación, las enzimas ARNasa eliminan los cebadores de ARN, la ADN polimerasa llena los huecos y la ADN ligasa sella los huecos en la nueva cadena.

División del trabajo de replicación entre polimerasas

La carga de trabajo de copiar ADN en eucariotas se divide entre múltiples tipos diferentes de enzimas ADN polimerasa. Las principales familias de ADN polimerasas en todos los organismos se clasifican por la similitud de sus estructuras proteicas y secuencias de aminoácidos. Las primeras familias descubiertas se denominaron A, B, C y X, y las familias Y y D se identificaron más tarde. Las polimerasas de la familia B en eucariotas incluyen Pol α, que también funciona como primasa en la horquilla de replicación, y Pol δ y ε, las enzimas que realizan la mayor parte del trabajo de replicación del ADN en las hebras delanteras y rezagadas de la plantilla, respectivamente. Otras ADN polimerasas son responsables de tareas como reparar daños en el ADN, copiar el ADN mitocondrial y de plástidos y rellenar los huecos en la secuencia de ADN en la cadena retrasada después de que se eliminan los cebadores de ARN.

Los telómeros protegen los extremos de los cromosomas de la degradación

Debido a que los cromosomas eucariotas son lineales, son susceptibles a la degradación en los extremos. Para proteger la información genética importante del daño, los extremos de los cromosomas contienen muchas repeticiones no codificantes de ADN rico en G altamente conservado, los telómeros. Un corto saliente 3' monocatenario en cada extremo del cromosoma interactúa con proteínas especializadas que estabilizan el cromosoma dentro del núcleo. Debido a la forma en que se sintetiza la cadena rezagada, una pequeña cantidad de ADN telomérico no puede replicarse con cada división celular. Como resultado, los telómeros se acortan gradualmente a lo largo de muchos ciclos celulares y, por lo tanto, pueden medirse como un marcador del envejecimiento celular. Ciertas poblaciones de células, como las células germinales y las células madre, expresan telomerasa, una enzima que alarga los telómeros, lo que permite que la célula experimente más ciclos celulares antes de que los telómeros se acorten.