El mecanismo de replicación del DNA

El mecanismo de replicación del DNA fue originalmente caracterizado en la bacteria E. coli, la cual contiene cinco enzimas distintas capaces de catalizar la replicación del DNA. Éstas fueron identificadas como polimerasas de DNA (DNA pol-I, pol-II, pol-III, pol-IV y pol-V). La enzima DNA pol-I es la más abundante y está más relacionada con la fidelidad de la replicación (edición y reparación) que con la propia polimerización, ya que su papel principal es la reparación de daños y desemparejamientos en el DNA. Además de ser la encargada de rellenar los pequeños huecos donde estaba el RNA primer.

La replicación del genoma de E. coli es realizada por la DNA pol-III . Esta enzima es mucho menos abundante que la DNA pol-I, sin embargo, su actividad es cerca de 100 veces mayor. Las DNA pol-II, pol-IV y pol-V están relacionadas con la reparación del DNA dañado.

La replicación del DNA en eucariontes es un proceso más complejo que en procariontes. En eucariontes se han identificado varias polimerasas de DNA. La cantidad de cada una de ellas está relacionada con su localización subcelular, así como por su actividad replicativa. Las DNA pol-alfa y pol-delta son equivalentes a la DNA pol-III de E. coli. La DNA pol-beta y pol-épsilon son equivalentes a la pol-I. La DNA pol-gama es la causante de la replicación y reparación del DNA mitocondrial.

Antes de que una célula se divida debe duplicar su DNA. En eucariontes esto se realiza durante la fase S del ciclo celular, que consiste en la interfase (G1, S y G2) y la fase M que puede ser mitosis o meiosis. La célula tiene proteínas de verificación que regulan el paso de la fase G1 a S (G1/S), de G2 a M (G2/M) y de Metafase a Anafase (M/A). Cuando los puntos de verificación permiten el paso de G1 a S, se inicia la replicación del DNA.

Las DNA pol-alfa y pol.delta son importantes para la replicación del cromosoma nuclear. La velocidad de síntesis es de sólo 100 nucleótidos por segundo, diez veces menor que en procariontes. Tanto en procariontes como en eucariontes, la tasa de error es la replicación es de l07 pares de nucleótidos que se copian, lo cual se debe a una doble rectificación de la geometría antes de establecer la unión covalente y una segunda edición (exonucleolytic proofreading) en dirección 3’→5' que genera el extremo 3'OH libre. 

Para la síntesis del DNA debe haber desoxirribonucleótidos trifosfatados (dATP, dGTP, dTTP, dCTP), ribonucleótidos trifosfatados (rATP, rGTP, rUTP, rCTP) y múltiples y diferentes enzima s Tabla y  Tabla .

El inicio de la replicación