Mecanismo da Replicación do ADN: Fases e Enzimas Clave
Mecanismo Xeral da Replicación do ADN
O mecanismo xeral da replicación do ADN é similar en organismos procariotas e eucariotas: cada hebra da dobre hélice parental sepárase e actúa de molde ou patrón para a síntese dunha nova cadea complementaria, segundo a complementariedade das súas bases.
Fases Iniciais: Desenvolvemento e Apertura da Hélice
A dobre hélice ábrese coma unha cremalleira por acción dun enzima chamado Helicasa. Ademais, existen outros enzimas que eliminan as tensións xeradas pola torsión das dúas hebras ao se desenrolar, chamados Topoisomerasas. As proteínas SSB (Single-Strand Binding) estabilizan a separación das dúas cadeas complementarias.
A separación da cadea comeza nun punto concreto (en eucariotas en varios á vez), formándose unha especie de burbulla que se vai estendendo ao longo do cromosoma. Estas zonas tamén se chaman horquillas de replicación.
Síntese da Nova Cadea de ADN
De alongar a nova cadea de ADN en dirección 5'→3' encárgase a ADN Polimerase, seleccionando o desoxirribonucleótido trifosfato que faga falta en cada momento. Se é o complementario á cadea molde, prodúcese a hidrólise dos dous grupos P-P e a enerxía liberada utilízase para a formación dun novo enlace fosfodiéster, quedando dito nucleótido incorporado á cadea de ADN nova.
Para que a ADN Polimerase comece a alargar a cadea de ADN en formación, necesita previamente un cebador, neste caso de ARN, que será sintetizado pola ARN Polimerase.
A Hebra Condutora (Síntese Continua)
Esta cadea que se sintetiza no sitio en que se abre a horquilla denomínase condutora, e a súa síntese ocorre de forma continua.
A Hebra Retardada (Síntese Descontinua)
A ADN Polimerase só pode engadir nucleótidos en dirección 5'→3'. Como as dúas cadeas de ADN son antiparalelas, non é posible engadir nucleótidos nas dúas en dirección 5'→3' (nunha delas tería que ser en dirección 3'→5', pero isto non ocorre).
O problema foi resolto en 1968 por Okazaki, quen descubriu fragmentos de ADN de poucos nucleótidos aos que chamou fragmentos de Okazaki, formados por nucleótidos de ADN e ARN.
Estes fragmentos crecen no sentido 5'→3' e máis tarde únense para formar a hebra chamada retardada, xa que tarda máis tempo en sintetizarse. Isto débese a que o enzima debe esperar a que a horquilla de replicación se abra o suficiente para empezar a síntese.
Polo tanto, esta hebra retardada sintetízase inicialmente de forma descontinua. Posteriormente, unha Ribonucleasa elimina o ARN cebador de cada fragmento, a ADN Polimerase enche os ocos con nucleótidos de ADN e, por último, a ADN Ligase une os distintos fragmentos.