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Articulo de referencia

migración de rama

Diagrama que ilustra el movimiento de un punto de ramificación entre dos fragmentos homólogos de ADN. La migración se produce hacia la izquierda y se detiene al llegar al final ...

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Diagrama que ilustra el movimiento de un punto de ramificación entre dos fragmentos homólogos de ADN. La migración se produce hacia la izquierda y se detiene al llegar al final de la región homóloga. El segundo punto de ramificación, situado a la derecha, también puede moverse libremente en cualquier dirección.

La migración de ramificación es el proceso por el cual los pares de bases en hebras de ADN homólogas se intercambian consecutivamente en una unión de Holliday , moviendo el punto de ramificación hacia arriba o hacia abajo en la secuencia de ADN. [ 1 ] La migración de ramificación es el segundo paso de la recombinación genética , después del intercambio de dos hebras simples de ADN entre dos cromosomas homólogos. [ 2 ] El proceso es aleatorio, y el punto de ramificación puede desplazarse en cualquier dirección en la hebra, lo que influye en el grado en que se intercambia el material genético. [ 1 ] La migración de ramificación también puede observarse en la reparación y replicación del ADN , al rellenar huecos en la secuencia. También puede observarse cuando un fragmento extraño de ADN invade la hebra. [ 2 ]

Mecanismo

El mecanismo de migración de ramas difiere entre procariotas y eucariotas . [ 2 ]

procariotas

Estructura en X abierta de una unión de Holliday. RuvA se une al ADN y se ubica entre las hebras dobles en sus cuatro lados. RuvA también posee un dominio que se ubica en el centro de la unión.

El mecanismo de migración de ramificación procariota se ha estudiado muchas veces en Escherichia coli . [ 2 ] En E. coli, las proteínas RuvA y RuvB se unen y forman un complejo que facilita el proceso de varias maneras. RuvA es un tetrámero y se une al ADN en la unión de Holliday cuando esta se encuentra en la forma de X abierta. La proteína se une de tal manera que el ADN que entra o sale de la unión aún puede rotar y deslizarse libremente. RuvA tiene un dominio con residuos de aminoácidos ácidos que interfieren con los pares de bases en el centro de la unión. Esto fuerza la separación de los pares de bases para que puedan volver a unirse con los pares de bases de las hebras homólogas. [ 3 ]

Para que se produzca la migración, RuvA debe estar asociada con RuvB y ATP . RuvB tiene la capacidad de hidrolizar ATP, impulsando el movimiento del punto de ramificación. RuvB es un hexámero con actividad helicasa y también se une al ADN. A medida que se hidroliza el ATP, RuvB rota las hebras recombinadas mientras las extrae de la unión, pero no las separa como lo haría una helicasa. [ 3 ]

El paso final en la migración de la rama se denomina resolución y requiere la proteína RuvC . Esta proteína es un dímero y se une a la unión de Holliday cuando adopta la forma de X apilada. La proteína posee actividad endonucleasa y corta las hebras simultáneamente. El corte es simétrico y produce dos moléculas de ADN recombinadas con roturas de una sola hebra. [ 4 ]

Eucariotas

El mecanismo eucariota es mucho más complejo e involucra proteínas diferentes y adicionales, pero sigue la misma ruta general. [ 2 ] Se ha informado que Rad54 , una proteína eucariota altamente conservada, se oligomeriza en las uniones de Holliday para promover la migración de ramificaciones. [ 5 ]

Arqueas

Una helicasa (denominada Saci-0814) aislada de la crenarquea termófila Sulfolobus acidocaldarius disoció las estructuras de unión de Holliday del ADN y mostró actividad de migración de ramificación in vitro . [ 6 ] En una cepa de S. acidocaldarius con deleción de Saci-0814, la frecuencia de recombinación homóloga se redujo cinco veces en comparación con la cepa parental, lo que indica que Saci-0814 está involucrada en la recombinación homóloga in vivo . Con base en esta evidencia, parece que Saci-0814 se emplea en la recombinación homóloga en S. acidocaldarius y funciona como una helicasa de migración de ramificación. [ 6 ] La recombinación homóloga parece ser una adaptación importante en hipertermófilos, como S. acidocaldarius , para reparar eficientemente el daño del ADN. La helicasa Saci-0814 se clasifica como una aLhr1 (helicasa larga arqueal relacionada con 1) dentro de la superfamilia 2 de helicasas, y sus homólogos se conservan entre las arqueas.

Control

La unión de Holliday se transforma entre la estructura X abierta (arriba) y la estructura X apilada (abajo) dependiendo de la concentración de Mg 2+ .

La velocidad de migración de la rama depende de la cantidad de iones divalentes , específicamente iones de magnesio ( Mg²⁺ ), presentes durante la recombinación. [ 1 ] Los iones determinan qué estructura adoptará la unión de Holliday, ya que desempeñan un papel estabilizador. Cuando los iones están ausentes, las cadenas principales se repelen entre sí y la unión adopta la estructura de X abierta. [ 7 ] En esta condición, la migración es óptima y la unión podrá moverse libremente a lo largo de las hebras. [ 3 ] Cuando los iones están presentes, neutralizan la cadena principal cargada negativamente. Esto permite que las hebras se acerquen y la unión adopta la estructura de X apilada. [ 7 ] Es durante este estado que la resolución será óptima, permitiendo que RuvC se una a la unión. [ 3 ]

Referencias

  1. 1 2 3 Lilley, David MJ (2000-05-01). "Estructuras de uniones helicoidales en ácidos nucleicos". Quarterly Reviews of Biophysics . 33 (2): 109– 159. doi : 10.1017/s0033583500003590 . ISSN 1469-8994 . PMID 11131562 . S2CID 40501795 .   
  2. 1 2 3 4 5 "Recombinación genética | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 13 de noviembre de 2015 .
  3. 1 2 3 4 Yamada, Kazuhiro; Ariyoshi, Mariko; Morikawa, Kosuke (2004-04-01). "Visiones estructurales tridimensionales de la migración y resolución de ramas en la recombinación homóloga del ADN". Current Opinion in Structural Biology . 14 (2): 130– 137. doi : 10.1016/j.sbi.2004.03.005 . PMID 15093826 . 
  4. ↑ Górecka, KM; Komorowska, W.; Nowotny, M. (2013). "Estructura cristalina de la resolvasa RuvC en complejo con el sustrato de la unión de Holliday" . Nucleic Acids Research . 41 (21): 9945– 9955. doi : 10.1093 / nar/gkt769 . PMC 3834835. PMID 23980027 .  
  5. ↑ Goyal N, Rossi MJ, Mazina OM, Chi Y, Moritz RL, Clurman BE, Mazin AV (2018). "El dominio N-terminal de RAD54 es un sensor de ADN que acopla la hidrólisis de ATP con la migración de ramificación de las uniones de Holliday" . Nat Commun . 9 (1): 34. Bibcode : 2018NatCo...9...34G . doi : 10.1038/s41467-017-02497- x . PMC 5750232. PMID 29295984 .  
  6. 1 2 Suzuki, Shoji; Kurosawa, Norio; Yamagami, Takeshi; Matsumoto, Shunsuke; Numata, Tomoyuki; Ishino, Sonoko; Ishino, Yoshizumi (2021). "Caracterizaciones genéticas y bioquímicas de la helicasa aLhr1 en el termófilo Crenarchaeon Sulfolobus acidocaldarius" . Catalizadores . 12 : 34. doi : 10.3390/catal12010034 .
  7. 1 2 Clegg, RM (1993-01-01). "La estructura de la unión de cuatro vías en el ADN". Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 22 (1): 299– 328. doi : 10.1146/annurev.bb.22.060193.001503 . PMID 8347993 .