- components
- primasa
- helicasa
- ADN polimerasa
- ¿ Altres proteïnes en el primosoma?
- Altres funcions dels primosomas
- aplicacions
- referències
Un primosoma, en genètica, i altres branques de la biologia, és un complex multiproteico encarregat d'executar els primers passos que condueixen a la replicació de l'ADN. La replicació de l'ADN és un procés complex que involucra diverses etapes, cadascuna d'elles estrictament regulada per assegurar la fidelitat i correcta segregació de les molècules generades.
El complex replicatiu que executa tots els passos de replicació es denomina replisoma, i aquell encarregat només de començar, primosoma. Només les proteïnes que romanen associades formant una superestructura multiproteica complexa pertanyen a aquests cossos, o somes. No obstant això, moltes altres proteïnes accessòries compleixen papers addicionals en els primosomas.
El primosoma ha de sintetitzar una petita molècula d'ARN que li indiqui a les ADN polimerases on començar la síntesi de novo de l'ADN. Aquesta petita molècula d'ARN es denomina primer (per a altres, encebador), ja que prima (és a dir, dóna inici) a la reacció de síntesi de l'ADN.
En espanyol, primar significa prevaler, sobresortir, predominar o concedir primacia a alguna cosa o algú. És a dir, donar preferència. En anglès,'to prime' significa preparar-se o estar a punt per alguna cosa.
En qualsevol cas, tota reacció biològica ha de ser primada per alguna cosa, i la replicació de l'ADN no és l'excepció.
components
En termes generals, cada forquilla de replicació hauria reclutar el mínim un primosoma. Això passa en un lloc (seqüència) específic de l'ADN anomenat ori, per origen de replicació.
És en aquest lloc on ha de sintetitzar la molècula d'ARN específica (primer) que va a prevaler la síntesi de l'ADN nou. Independentment que la replicació sigui unidireccional (una sola forquilla de replicació amb una única direcció) o bidireccional (dues forquetes de replicació, cap a dues direccions oposades), l'ADN s'ha d'obrir i "fer-se" simple banda.
L'anomenada banda líder (de sentit 3 'a 5') permet la síntesi contínua d'ADN en el sentit 5 'a 3', a partir d'un únic lloc híbrid ADN: ARN.
La banda retardada, de sentit contrari, serveix com a motlle per a la síntesi discontínua de l'ADN nou en fraccions denominats fragments d'Okazaki.
Per donar origen a cada fragment d'Okazaki ha primar la reacció d'inici cada vegada amb els mateixos primosomas (probablement reutilitzats) per formar el mateix tipus d'híbrids.
primasa
L'ARN primasa és una ARN polimerasa ADN-dependent; un enzim que utilitza ADN com a motlle per sintetitzar un ARN complementari a la seqüència d'aquesta.
L'ARN primasa, en conjunt amb la helicasa, s'uneix a l'ADN motlle i sintetitza un primer o encebador de 9 a 11 nt de longitud. A partir d'l'extrem 3 'd'aquest ARN, i per acció de la DNA polimerasa, es comença a estirar una molècula d'ADN nou.
helicasa
Un altre component fonamental de l'primosoma és una helicasa: un enzim capaç de desenrotllar l'ADN doble banda i donar origen a ADN simple banda a la zona on actua.
És en aquest substrat d'ADN simple banda on actua l'ARN primasa per donar origen a la primera a partir de el qual s'estén la síntesi de l'ADN per part de l'ADN polimerasa que forma part de l'replisoma.
ADN polimerasa
Encara que per alguns a l'incloure a l'ADN polimerasa estem ja parlant de l'replisoma, la veritat és que si no es dóna inici a la síntesi d'ADN no s'ha primat la reacció. I això només ho aconsegueix el primosoma.
En tot cas, les ADN polimerases són enzims capaços de sintetitzar ADN de novo a partir d'un motlle que les guia. Hi ha molts tipus d'ADN polimerases, cadascuna amb els seus propis requeriments i característiques.
Totes s'agreguen deoxinucleótidos trifosfat a una cadena que creix en el sentit 5 'a 3'. Algunes, però no totes, ADN polimerases tenen activitat de lectura de prova.
És a dir, després d'afegir una sèrie de nucleòtids, l'enzim és capaç de detectar incorporacions errònies, degradar localment la zona afectada i afegir els nucleòtids correctes.
¿ Altres proteïnes en el primosoma?
Estrictament parlant, n'hi hauria prou amb els enzims esmentades per primar la síntesi de l'ADN. No obstant això, s'ha trobat que altres proteïnes participen en l'acoblament i funcionament de l'primosoma.
La controvèrsia no és fàcil de resoldre perquè els primosomas de diferents dominis de la vida tenen capacitats funcionals distintives. A més, a l'arsenal d'ARN primasas caldria sumar les codificades pels virus.
Podríem concloure que cada primosoma té la capacitat d'interactuar amb altres molècules depenent de la funció que vagi a complir.
Altres funcions dels primosomas
S'ha trobat que els primosomas poden participar també en la polimerització de molècules d'ADN o ARN, en la transferència terminal de diferents tipus de nucleòtids, en alguns mecanismes de reparació de l'ADN, així com en el mecanisme de recombinació conegut com a unió terminal d'extrems no homòlegs.
Finalment, s'ha observat també que els primosomas, o al menys les primasas, també podrien estar involucrats en la represa de la replicació en forquetes detingudes.
Podríem dir que d'alguna manera els primosomas no només donen inici a aquest mecanisme fonamental de el metabolisme de l'ADN (la replicació), sinó que contribueixen també al seu control i homeòstasi.
aplicacions
El primosoma bacterià és objecte d'actives investigacions com lloc blanc que podria permetre el desenvolupament d'antibiòtics més potents. En Escherichia coli, la primasa és el producte traduccional de el gen dnaG.
Encara que tots els éssers vius empren un mecanisme similar per donar inici a la replicació de l'ADN, la proteïna DNA-G presenta característiques que els són pròpies i úniques.
Per això, s'estan dissenyant compostos biològicament actius que atacarien específicament el primosoma del bacteri, sense afectar el de l'ésser humà víctima d'una infecció bacteriana.
L'estratègia sembla ser tan promissòria que s'està dirigint la recerca a altres components de l'replisoma bacterià. Més encara, la inhibició de la primasa i helicasa de l'primosoma d'alguns herpesvirus ha brindat excel·lents resultats clínics en la lluita contra els virus de la varicel·la zòster i l'herpes simplex.
referències
- Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
- Baranovskiy, AG, Babayeva, ND, Zhang, Y., Gu, J., Suwa, I., Pavlov, YI, Tahirov, T.H. (2016) Mechanism of concerted RNA-DNA primer synthesis by the human primosome. Journal of Biological Chemistry, 291: 10.006-10.020.
- Kaguni, JM (2018) The macromolecular machines that duplicate the Escherichia coli chromosome es targets for drug discovery. Antibiotcis (Basel), 7. doi: 10.3390 / antibiotics7010023.
- Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Molecular cell biology (8 th edition). WH Freeman, Nova York, NY, USA.
- Shiraki, K. (2017) Helicase-prevalgués inhibitor amenamevir for herpesvirus infection: Towards practical application for treating herpes zòster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.