Si alguna vez ha tenido que organizar un gran cajón lleno de hilo enredado, ha vislumbrado la dificultad que enfrenta una célula cada vez que necesita hacer algo con su ADN (que es todo el tiempo). Ahora aumente la cantidad de hilo en ese cajón en aproximadamente 10,000X, y podrá apreciar los desafíos inherentes a la dinámica del ADN celular.
A medida que avanzan las moléculas biológicas, el ADN en sí tiene una estructura bastante simple, pero hay varias capas adicionales de complejidad organizativa que deben tenerse en cuenta al pensar en el desenrollamiento del ADN. Primero, es bicatenario; dos “cuerdas” que se ejecutan en direcciones opuestas se retuercen en la famosa “doble hélice”. En segundo lugar, [generalmente] se envuelve alrededor de proteínas llamadas histonas, que se pueden visualizar como guijarros alrededor de los cuales se enrolla el hilo. Esta estructura de “hilo + guijarro” se retuerce y se pliega sobre sí misma, dependiendo de los procesos biológicos específicos que se ejecutan en la célula. El siguiente gráfico muestra un resumen bastante bueno:
Muchos escenarios biológicos, incluida la replicación del genoma, requieren que el ADN se desenrolle de sus histonas, o se desenrolle de su cadena asociada, o ambas. En respuesta directa a la pregunta, esto no solo sucede por sí solo ; es decir, el ADN nunca se “despliega”. Una serie de clases muy importantes de factores proteicos ayudan a desenrollar el ADN y evitan que se enrede irreparablemente cuando lo hace ; Las dos clases más importantes son:
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- Helicasas : esta clase de proteína se une al ADN y se desliza a lo largo de las cadenas complementarias “descomprimiendo” una de la otra separando los enlaces de hidrógeno [no covalentes] que normalmente los unen; Este proceso a menudo requiere el gasto de energía en forma de ATP (Helicase)
- Topoisomerasas : esta clase de proteína ayuda a aliviar la tensión que se acumula en las hebras a medida que se desenrollan entre sí y desenredar el ADN cuando se enrolla en nudos; En cuanto a las helicasas, la función de topoisomerasa también requiere el gasto de energía en forma de ATP; Sorprendentemente, también requiere que el ADN se rompa físicamente, se desenrede y luego se vuelva a ligar a sí mismo (Topoisomerasa)
Muchos otros factores también participan en diversos aspectos de la dinámica de replicación, y cada clase de proteínas tiene una serie de submiembros especializados. Para una revisión muy simple de los diferentes tipos de proteínas presentes durante la replicación, ver: (Replisoma).
