Una colaboración de investigación entre la Universidad Médica de Carolina del Sur, el Instituto de Genética Humana en Francia y el Instituto Médico Howard Hughes de la Universidad Rockefeller ha revelado los medios por los cuales las células logran la detención programada de la replicación del ADN. Sus resultados en el 13 de junio de 2016problema de la Actas de la Academia Nacional de Ciencias describa las condiciones que requieren una horquilla de replicación para detenerse, y al hacerlo explique por qué los sitios de terminación en el ADN no siempre detienen con éxito una horquilla de replicación. Se trata de diferentes proteínas que trabajan juntas para calibrar el movimiento de la horquilla.
En un proceso similar a un sistema ferroviario en el que los trenes siguen un cronograma coordinado de paradas, las células usan el arresto de horquilla programado para detener la maquinaria de replicación en lugares predeterminados a lo largo de la cadena de ADN llamados sitios de terminación. Los sitios de terminación minimizan la colisión entre la maquinaria de replicación y la transcripciónmaquinaria que viaja a lo largo de la misma pista de ADN bloqueando ambos procesos en la horquilla detenida. De lo contrario, una colisión podría hacer que la hebra de ADN se rompa o se vuelva inestable. La detención programada de la horquilla también evita que la maquinaria de replicación y transcripción se ejecute constantemente, lo que ayuda a conservar la cantidad deenergía que necesita una célula para funcionar
Estas medidas controlan la vida útil de la célula y preservan la estabilidad del genoma, según Deepak Bastia, Ph.D., Cátedra Dotada de Investigación Biomédica en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular del MUSC y coautora principal del estudio.
"La detención programada de la horquilla interconecta la replicación del ADN con el envejecimiento, la transcripción y la diferenciación génica", dice Bastia. "Hay que mantener el genoma para mantener la integridad genética y la vida útil".
Durante la replicación y transcripción del ADN, las ADN polimerasas viajan a lo largo de la doble hélice. Durante la replicación, una enzima, una helicasa, desenrolla el ADN bicatenario en dos cadenas individuales que viajan detrás de él mientras se mueve. Las ADN polimerasas sirven como plantillas en cadacadena sencilla, que permite la síntesis de dos copias hijas de doble cadena de una cadena de ADN parental. La unión donde el ADN de doble cadena se separa en dos cadenas simples se denomina acertadamente.
Se garantiza que solo las proteínas grandes llamadas histonas que se unen estrechamente al ADN detendrán una bifurcación de replicación en sus pistas. La maquinaria de la bifurcación de replicación elimina fácilmente otras proteínas unidas al ADN. En cierto sentido, este proceso mantiene la replicación en movimiento sin problemasla cadena de ADN. Pero para ajustar su ciclo de vida, las células necesitan una medida más precisa para detener la replicación que no sean las histonas voluminosas. Resulta que una proteína llamada Fob1 reside en los sitios de terminación en el ADN y funciona de manera intermitente para detener la bifurcaciónprogresión, muy parecida a una puerta. Su señal bioquímica es la fosforilación.
Es este proceso que Bastia y sus colegas elaboraron. DDK, una de las dos quinasas dependientes del ciclo celular más importantes que detectan en qué fase de la vida se encuentra una célula, es responsable de ensamblar un bloqueo de horquilla de replicación en los sitios de terminación donde Fob1 esDurante la replicación activa, la maquinaria de replicación empuja fácilmente a Fob1 fuera de la pista de ADN y continúa más allá de los sitios del terminador. Sin embargo, cuando DDK fosforila la helicasa que desenrolla el ADN bicatenario en la cabeza de la bifurcación, inicia la formación de una proteínabasada en la plataforma de aterrizaje que se conecta a la helicasa. Una proteína enigmática llamada "Timeless" luego se acopla a la plataforma de aterrizaje y restringe otras helicasas que normalmente barrerían a Fob1 fuera de los sitios de terminación de ADN delante de la horquilla en movimiento. La puerta de Fob1 luego detiene elhorquilla de replicación según lo programado.
El grupo de Bastia demostró esto en levaduras al inactivar genéticamente un componente de DDK que es responsable de la fosforilación de la helicasa. En experimentos de microscopía de "peinado cromosómico", donde el ADN monocatenario y bicatenario se marcaron con moléculas fluorescentes de diferentes colores y se extendieron suavementeen cubreobjetos, el DDK inactivado no pudo detener la horquilla de replicación. Cuando se bloqueó la DDK activa para fosforilar la helicasa, la proteína intemporal no pudo alcanzar la plataforma de aterrizaje y la horquilla de replicación se desinhibió. Este programa fisiológico, que es similar en muchos organismos, también esEs probable que se conserve en humanos, según Bastia.
Bastia afirma que esta nueva comprensión informará la investigación sobre el envejecimiento. Descifrar los medios para prolongar la detención programada de la horquilla en células sanas podría eventualmente extender la vida sana en humanos. "El envejecimiento es una enfermedad", dice, "no es un proceso natural."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Medicina de Carolina del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :