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Paso crucial en la replicación de ADN humano observado utilizando etiquetas fluorescentes

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01 April 2013

Stephen J. Benkovic, Mark Hedglin, y otros miembros del equipo de investigación del Profesor Benkovic han estudiado la importancia de las enzimas llamadas cargador de sujeción  y sus actividades durante la replicación del ADN. En esta imagen, el cargador de sujeción es representado, con propósitos de ilustración, por una mano, la cual está cargando el anillo de mordaza deslizante en el ADN.  Crédito: Laboratorio Benkovic, Universidad de Penn State
Stephen J. Benkovic, Mark Hedglin, y otros miembros del equipo de investigación del Profesor Benkovic han estudiado la importancia de las enzimas llamadas cargador de sujeción y sus actividades durante la replicación del ADN. En esta imagen, el cargador de sujeción es representado, con propósitos de ilustración, por una mano, la cual está cargando el anillo de mordaza deslizante en el ADN. Crédito: Laboratorio Benkovic, Universidad de Penn State
Parte del proceso de replicación de ADN – en humanos y en otras formas de vida – implica la carga de una estructura molecular llamada una mordaza deslizante – una proteína en forma de anillo que actúa para rodear una cadena de ADN, enganchándose a su alrededor como una correa de reloj. La mordaza deslizante sirve para anclar enzimas especiales, llamadas polimerasas, al ADN, asegurando la copia eficaz del material genético.

Debido a la estructura circular cerrada de las mordazas deslizantes, otro paso necesario en la replicación de ADN es la presencia de un “cargador de sujeción,” la cual actúa para enganchar y desenganchar las mordazas deslizantes en las etapas claves durante el proceso. La gran incógnita ha sido siempre como la mordaza deslizante y el cargador de sujeción interactúan y el tiempo de enganche y desenganche de la mordaza al ADN. Ahora, un equipo dirigido por Stephen J. Benkovic, un Profesor Evan Pugh de Química y Titular de la Familia Catedral Eberly en Química en Penn State ha desmitificado la relación entre la mordaza deslizante y el cargador de sujeción.

Para estudiar esta relación, el equipo de investigadores usó un método de fijación de “etiquetas” fluorescentes a las proteínas humanas y secciones del ADN con el fin de monitorear las interacciones entre ellos. Con estas etiquetas en su lugar, ellos observaron la formación de holoenzimas – la forma activa de la polimerasa implicada en la replicación de ADN, que consiste en la polimerasa junto con factores de acceso que optimizan su actividad. Ellos encontraron que cuando una mordaza deslizante es cargada en un molde de ADN en la ausencia de polimerasa, el cargador de sujeción rápidamente remueve la mordaza para que mordazas libres no se acumulen en el ADN. Sin embargo, cada vez que una polimerasa estaba presente, esta captura la mordaza deslizante y el cargador de sujeción desasociado de la cadena de ADN.

Los miembros del equipo también encontraron que, durante momentos en los que tanto el cargador de sujeción y la mordaza estaban unidos al ADN, ellos no estaban íntimamente comprometidos uno con el otro. Más bien, el cargador de sujeción liberó la mordaza cerrada en el ADN, permitiendo una oportunidad para que la polimerasa capture la mordaza, completando el montaje de la holoenzima. Posteriormente, el cargador de sujeción se desasocia del ADN.

Los miembros del equipo creen que este mecanismo proporciona un medio para que la célula recicle mordazas escasas cuando no están en uso para la replicación productiva.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud.

 

[ Katrina Voss ]

Traducción: Christian Pastor

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