7.8A: Cromosomas y replicación del ADN en las Archaea

Las arqueas suelen tener un solo cromosoma circular.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Describir las características de los cromosomas arqueales y su replicación

Claves para llevar

Puntos Clave

• Las arqueas son genéticamente distintas de las bacterias y los eucariotas, con hasta un 15% de las proteínas codificadas por cualquier genoma arqueal siendo únicas del dominio, aunque la mayoría de estos genes únicos no tienen ninguna función conocida.
• La replicación del ADN en arqueas requiere una primasa específica que comparta similitudes con el motivo de reconocimiento de ARN (RRM) y con las ARN polimerasas dependientes de ARN virales.
• Los cromosomas circulares de las arqueas contienen múltiples orígenes de replicación para el inicio de la síntesis de ADN.

Términos Clave

• cromosoma: Una estructura en el núcleo celular que contiene ADN, proteína histona y otras proteínas estructurales.
• eucariota: Cualquiera de los organismos unicelulares o multicelulares, del dominio taxonómico Eukaryota, cuyas células contienen al menos un núcleo distinto.
• bacteria: Un tipo, especie o cepa de bacteria.

Genética Arqueal

Las arqueas suelen tener un solo cromosoma circular, cuyo tamaño puede ser tan grande como 5,751,492 pares de bases en Methanosarcina acetivorans, que cuenta con el genoma arqueico más grande conocido. Una décima parte de este tamaño es el diminuto genoma de 490,885 pares de bases de Nanoarchaeum equitans, que posee el genoma arqueico más pequeño conocido; se estima que contiene solo 537 genes que codifican proteínas. También se encuentran en las arqueas piezas de ADN independientes más pequeñas, llamadas plásmidos. Los plásmidos pueden transferirse entre células por contacto físico, en un proceso que puede ser similar a la conjugación bacteriana.

Figura: Archaea: Cluster de halobacterium (archaea)

Reproducción Asexual

Los medios de reproducción asexual que son utilizados por Archaea incluyen reproducción binaria, fisión múltiple, fragmentación o gemación. El proceso de división celular está controlado por el ciclo celular; los cromosomas dentro de las Archaea se replican para producir dos cromosomas hijos. Las arqueas suelen tener un solo cromosoma circular. Luego se separan los dos cromosomas hijos y la célula se divide. Este proceso en Archaea parece ser similar a los sistemas bacterianos y eucariotas. Los cromosomas circulares contienen múltiples orígenes de replicación, utilizando ADN polimerasas que se asemejan a enzimas eucariotas. Sin embargo, las proteínas involucradas que dirigen la división celular son similares a las de los sistemas bacterianos.

La replicación del ADN, similar en todos los sistemas, implica iniciación, elongación y terminación. La replicación del ADN, comenzando por los orígenes de replicación presentes en los cromosomas circulares, requiere proteínas iniciadoras. El reclutamiento de proteínas adicionales por medio de las proteínas iniciadoras permite la separación del ADN circular y da como resultado la formación de una burbuja.

El sistema de replicación de ADN en Archaea, similar a todos los sistemas, requiere un grupo 3'OH libre antes de iniciar la síntesis. La primasa utilizada para sintetizar un cebador de ARN corto del grupo 3'OH libre varía en Archaea cuando se compara con la de los sistemas bacteriano y eucariota. La primasa utilizada por las arqueas es una versión altamente derivada del motivo de reconocimiento de ARN (RRM). Es estructuralmente similar a las ARN polimerasas virales dependientes de ARN, transcriptasas inversas, ciclasas generadoras de nucleótidos cíclicos y ADN polimerasas involucradas en la replicación y reparación del ADN. Una vez que la ARN primasa ha realizado su trabajo, la síntesis de ADN continúa de manera similar mediante la cual se replica el sistema eucariota y el ADN.