Replicación y Reparación del ADN

Antes de que una célula se divida, copia su genoma completo con una precisión notable, y una red de sistemas de reparación corrige continuamente el daño y los errores que de otro modo corromperían la secuencia heredada.

Definition

La replicación del ADN es la copia semiconservativa del genoma en la que cada hebra parental sirve de molde para una nueva hebra complementaria, y la reparación del ADN es el conjunto de vías enzimáticas que detectan y corrigen el daño y los errores de replicación.

Scope

Este tema cubre la replicación semiconservativa y el experimento de Meselson-Stahl, la horquilla de replicación con sus hebras conductora y rezagada y los fragmentos de Okazaki, los roles de las ADN polimerasas, la helicasa, la primasa y la ligasa, la corrección de pruebas y la fidelidad de la síntesis, y las principales vías de reparación, incluida la reparación de errores de emparejamiento, la reparación por escisión de bases y nucleótidos, y la reparación de roturas de doble cadena. Trata cómo se copia y preserva la secuencia; cómo los cambios en la secuencia a pesar de estos sistemas se cubren en el tema de mutación.

Core questions

• ¿Cómo demostró el experimento de Meselson-Stahl que la replicación es semiconservativa?
• ¿Por qué las dos hebras en una horquilla de replicación deben sintetizarse de manera diferente?
• ¿Cómo logran la corrección de pruebas y la reparación de errores de emparejamiento la muy baja tasa de error del genoma?
• ¿Qué vías de reparación manejan qué tipos de daño en el ADN?

Key concepts

• Replicación semiconservativa y el experimento de Meselson-Stahl
• Horquilla de replicación, hebras conductora y rezagada, fragmentos de Okazaki
• ADN polimerasas, helicasa, primasa y ligasa
• Corrección de pruebas y fidelidad de la replicación
• Reparación de errores de emparejamiento, por escisión y de roturas de doble cadena

Mechanisms

La helicasa desenrolla el dúplex, la primasa coloca cebadores de ARN, y la ADN polimerasa extiende nuevas hebras de cinco prima a tres prima, continuamente en la hebra conductora y como fragmentos de Okazaki, posteriormente unidos por la ligasa en la hebra rezagada; la corrección de pruebas de la polimerasa y la reparación de errores de emparejamiento post-replicación, junto con las vías de escisión para el daño químico y ultravioleta, mantienen las tasas de mutación extremadamente bajas.

Clinical relevance

Los defectos en la reparación del ADN causan trastornos hereditarios y predisposición al cáncer, como el xeroderma pigmentoso por una reparación defectuosa por escisión de nucleótidos y el síndrome de Lynch por deficiencia en la reparación de errores de emparejamiento, mientras que las enzimas de replicación son la base de la amplificación del ADN en laboratorio.

History

Meselson y Stahl confirmaron la replicación semiconservativa en 1958 utilizando ADN marcado por densidad, Kornberg aisló la primera ADN polimerasa, y los fragmentos de Okazaki descubiertos a finales de la década de 1960 resolvieron cómo se forma la hebra rezagada; las vías de reparación se mapearon progresivamente a través de la genética bacteriana y humana durante las décadas siguientes.

Key figures

• Matthew Meselson
• Franklin Stahl
• Arthur Kornberg
• Reiji Okazaki

Seminal works

• meselsonStahl1958

Frequently asked questions

¿Qué son los fragmentos de Okazaki?

Son los segmentos cortos de ADN sintetizados discontinuamente en la hebra rezagada porque esa hebra solo puede formarse en la dirección opuesta al movimiento de la horquilla; una enzima llamada ADN ligasa los une posteriormente en una hebra continua.

¿Cómo mantiene la célula la replicación tan precisa?

Las ADN polimerasas realizan una corrección de pruebas mientras sintetizan, eliminando nucleótidos mal emparejados, y un sistema de reparación de errores de emparejamiento separado escanea el ADN recién formado después, reduciendo en conjunto la tasa de error a aproximadamente un error por cada mil millones de bases.