REPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIOTAS

Síntesis de ADN in vivo: experimentos de Cairns (1963)




En 1963 el físico y biólogo molecular británico John Cairns marcó el cromosoma de E. coli con tritio y cada 2 o 3 minutos extraía muestras para obtener radiografías.
Las imágenes iniciales (a los 5 min.) tenían forma de V (horquillas de replicación). Después (a los 30 min.) obtenía imágenes en forma de media luna, que son las burbujas de replicación. Las formas circulares indicaban que el ADN bacteriano era circular.
Los resultados de este experimento confirmaron la hipótesis semiconservativa, ya demostrada por Meselson y Stahl en 1957 (ver en Historia de la Biología Molecular) y mostraron que existía un inicio de la replicación.

Sin embargo, aparecía un nuevo problema: la ADN polimerasa, aislada por Arthur Kornberg*, necesita un cebador de desoxirribonucleótidos a los que añadir nuevos nucleótidos en su extremo 3´. Por lo tanto, la cadena sólo puede crecer en el sentido 5´------>3´. Por esto, el nucleótido que tiene el C 5´ libre se considera el primero de la cadena y el 3´el último, al que se le pueden añadir más nucleótidos.

Una de las dos hebras de la horquilla de replicación debía crecer en sentido 3´--------->5´ y ya hemos visto que esto no es posible, pues la ADNpol no trabaja así.. ¿Cómo se resuelve entonces este rompecabezas?

La solución vino de la mano del biólogo molecular japonés Reiji Okazaki**, que en 1968 descubrió unos fragmentos de unos 50 ribonucleótidos y más de un millar de desoxirribonucleótidos, los fragmentos de Okazaki.

Estos fragmentos son al principio sintetizados por una ARN polimerasa (la primasa) y continuados después por la ADN polimerasa, siempre en dirección 5´-------->3´. Después se elimina el fragmento de ARN, se sustituye por ADN y se suelda por la ADN ligasa.
 Horquilla de replicación con las cadenas molde o patrón (en azul), la cadena conductora (de crecimiento continuo) y la cadena retardada (de crecimiento discontinuo, pues se va formando a medida que la doble cadena se va abriendo).
 El "primer" o cebador (primer fragmneto de cada cadena nueva) es un fragmento de ARN que después se elimina.

* su hijo Roger recibió el Nobel de Química en 2006 por elucidar la estructura tridimensional de la ARN polimerasa II de la levadura). Arthur Kornberg era discípulo del asturiano Severo Ochoa, con quien compartió el Nobel en 1959 (Severo Ochoa junto a la bioquímica rusa Marianne Grunberg-Manago había descubierto la polinucleótido-fosforilasa, enzima clave para dilucidar el código genético). Sin embargo, Marianne nunca se llevó el Nobel, injusticia parecida a la de Rosalynd Franklin

**muerto de leucemia a los 44 años como consecuencia de la radiación de la bomba nuclear de Hiroshima, ciudad en la que nació 15 años antes del lanzamiento de la bomba