6.1: El replicón

Es crítico que todo el ADN de una célula se replique una vez, y sólo una vez, por ciclo celular. Jacob, Brenner y Cuzin definieron un replicón como la unidad en la que la célula controla los actos individuales de replicación. El replicón inicia y completa la síntesis una vez por ciclo celular. El control se ejerce principalmente al inicio. Propusieron que una proteína iniciadora interactuaba con una secuencia de ADN, llamada replicador, para iniciar la replicación. El replicador puede identificarse genéticamente como una secuencia de ADN requerida para la replicación, mientras que el origen se define por métodos físicos o bioquímicos como la secuencia de ADN en la que comienza la replicación. Para muchos replicones, como el ORic de E. coli y las secuencias de replicación autónoma (o ARS) en levaduras, el replicador también es un origen. Sin embargo, este no tiene por qué ser el caso: el replicón para genes de corion amplificados en polillas de seda tiene un origen cercano, pero separable del replicador. Ahora se han identificado proteínas iniciadoras para algunos replicones, como la proteína DNAA en E. coli y el Complejo de Reconocimiento de Origen en la levadura Saccharomyces cerevisiae. En ambos casos, se unen a los replicantes, que también son orígenes en estas dos especies.

El replicador es una secuencia de ADN necesaria para la síntesis del resto del ADN en un replicón. Se trata de un elemento de control que afecta al cromosoma en el que se encuentra. Decimos que este elemento actúa en cis, ya que el replicador y el replicón están en el mismo cromosoma. Por el contrario, el iniciador es una proteína que puede codificarse en cualquier cromosoma de una célula. Así es actúa en trans, ya que no tiene que ser codificado en el mismo cromosoma que el replicón que controla. En general, un factor de acción trans es una entidad, generalmente una proteína, que puede difundirse a través de la célula para actuar en la regulación de una determinada diana, mientras que una secuencia de ADN que actúa en cis está en el mismo cromosoma que la diana de control. Este patrón de una proteína de acción trans que se une a un sitio de acción cis en el ADN también se ve en el control transcripcional.

Figura 6.1. Componentes de un replicón, la unidad en la que la célula controla la replicación.

Ejercicio

Aunque E. coli tiene un único origen en un solo replicón, los cromosomas eucariotas tienen múltiples orígenes y múltiples replicones. Consideremos una línea de células de mamífero que crecen en cultivo que tiene una fase S de 5 hr, es decir, todo el genoma se replica en 5 hr. El tamaño del genoma haploide es de 3 x 10 ⁹ pb. Si la tasa de movimiento de la horquilla de replicación en estas líneas celulares es de 2000 pb por minuto, ¿cuántos orígenes de replicación se requieren para replicar todo el genoma haploide durante la fase S? Supongamos que dos bifurcación de replicación emergen de cada origen (esto es replicación bidireccional, ver más abajo).

Enfoques experimentales para mapear orígenes y términos de replicación y distinguir entre replicación uni- y bidireccional

Se han establecido varias técnicas experimentales para encontrar dónde comienza y termina la replicación en los cromosomas, y para distinguir entre replicación unidireccional y bidireccional. Cubriremos dos técnicas principales.

Colaboradores y Atribuciones

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