Els fragments d'Okazaki són segments d'ADN que es sintetitzen en la cadena endarrerida durant el procés de replicació de l'ADN. Són anomenats així en honor als seus descobridors, Reiji Okazaki i Tsuneko Okazaki, els qui en 1968 van estudiar la replicació de l'ADN en un virus que infecta el bacteri Escherichia coli.
L'ADN està format per dues cadenes que formen una doble hèlix, la qual s'assembla molt a una escala de cargol. Quan una cèl·lula es va a dividir de realitzar una còpia del seu material genètic. Aquest procés de copiar la informació genètica es coneix com replicació de l'ADN.
Durant la replicació de l'ADN es copien les dues cadenes que conformen la doble hèlix, l'única diferència és el sentit en el qual s'orienten aquestes cadenes. Una de les cadenes es troba en direcció 5 '→ 3' i l'altra es troba en la direcció contrària, en sentit 3 '→ 5'.
La major part de la informació sobre la replicació de l'ADN prové d'estudis realitzats amb el bacteri E. coli i alguns dels seus virus.
No obstant això, hi ha prou evidència per concloure que gran part dels aspectes de la replicació de l'ADN són similars tant en procariotes com en eucariotes, inclosos els humans.
Fragments d'Okazaki i la replicació de l'ADN
A l'inici de la replicació de l'ADN, la doble hèlix se separa mitjançant un enzim anomenat helicasa. La helicasa de l'ADN és una proteïna que trenca els enllaços d'hidrogen que mantenen l'ADN en l'estructura de doble hèlix, deixant així les dues cadenes soltes.
En la doble hèlix de l'ADN cada cadena està orientada en sentit oposat. Així, una cadena posseeix la direcció 5 '→ 3', que és la direcció natural de la replicació i per això es diu bri conductor. L'altra cadena té direcció 3 '→ 5', que és la direcció inversa i es diu bri ressagat.
La ADN polimerasa és l'enzim encarregat de sintetitzar noves cadenes d'ADN prenent com a motlle les dues cadenes prèviament separades. Aquest enzim només treballa en direcció 5 '→ 3'. En conseqüència, només en una de les cadenes motlle (el bri conductor) es pot realitzar la síntesi contínua d'una nova cadena d'ADN.
Contràriament, com el bri endarrerida està en l'orientació oposada (direcció 3 '→ 5'), la síntesi de la seva cadena complementària es realitza de manera discontínua. L'anterior, implica la síntesi d'aquests segments de material genètic anomenats fragments d'Okazaki.
Els fragments d'Okazaki són més curts en els eucariotes que en els procariotes. No obstant això, els brins conductora i endarrerida es repliquen per mecanismes continus i discontinus, respectivament, en tots els organismes.
formació
Els fragments d'Okazaki es formen a partir d'un curt fragment d'ARN anomenat cebador, el qual és sintetitzat per un enzim anomenat primasa. El cebador es sintetitza sobre la cadena motlle endarrerida.
L'enzim ADN polimerasa afegeix nucleòtids a l'encebador d'ARN prèviament sintetitzat formant així un fragment d'Okazaki. El segment d'ARN s'elimina posteriorment mitjançant una altra enzim i després se substitueix per ADN.
Finalment, els fragments d'Okazaki s'uneixen a la cadena d'ADN en creixement mitjançant l'activitat d'un enzim anomenat ligasa. Així, la síntesi de la cadena endarrerida ocorre de manera discontínua a causa de la seva orientació oposada.
referències
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Bioquímica (8th ed.). WH Freeman and Company.
- Brown, T. (2006). Genomes 3 (3rd ed.). Garland Science.
- Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. & Doebley, J. (2015). Introduction to Genetic Analysis (11th ed.). WH Freeman.
- Okazaki, R., Okazaki, T., Sakabe, K., Sugimoto, K., & Sugino, A. (1968). Mechanism of DNA chain growth. I. Possible Discontinuity and unusual secondary structure of newly synthesized chains. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 59 (2), 598-605.
- Snustad, D. & Simmons, M. (2011). Principles of Genetics (6th ed.). John Wiley and Sons.
- Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5th ed.). Wiley.