Como todas las bacterias tienen endonucleasas de restricción para combatir la invasión de ADN extraño, un mecanismo para proteger su propio ADN es esencial. Una solución inteligente a este problema de un corte de nucleasa de restricción su propio ADN es metilar ADN en cada secuencia del sitio objetivo usando un compañero restricción metilasa. Los grupos metilo distorsionan el sitio activo de la endonucleasa de restricción. e inhibe su actividad para que el ADN no sea digerido. Por lo tanto, esta modificación protege el ADN bacteriano de la digestión. por su propia endonucleasa y se introduce durante el proceso de replicación, evitando digestión del ADN organismal. Este emparejamiento de metilasa y nucleasa proporciona un organismo unicelular expuesto al ADN y al medio ambiente, un mecanismo tanto para digerir el ADN extraño invasor como para proteger su propio ADN. Como hemos discutido, las endonucleasas de restricción, a menudo se les conoce como enzimas de restricción, tener una amplia gama de secuencias objetivo de modo que cuando ocurre la digestión de una muestra de ADN, hay múltiples fragmentos.
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Hemos hablado sobre la importancia de la reparación del ADN. Y que hay una multiplicidad de tipos de daños, y, por lo tanto, toda una variedad de mecanismos que se utilizan para reparar el ADN. Pero hay un tipo de daño que es especialmente grave, y desafía la capacidad de preservar la integridad del ADN, para preservar la secuencia, y eso es saltos bicatenarios.
Y el mecanismo que se usa para abordar este tipo de daño en el ADN se llama recombinación homóloga. Y el hecho de que este tipo de reparación se produce en todos los organismos, de procariotas a eucariotas, refleja la importancia de esta reacción, refleja el hecho de que una ruptura bicatenaria básicamente conduce a la muerte de la célula. Al restaurar la integridad del genoma para ambos, monocatenarios y importante, roturas bicatenarias, recombinación homóloga restaura la capacidad de supervivencia del organismo. Este proceso es altamente complejo. Requiere intercambio de hilos y emparejamiento de base alternativo, y estructuras complejas y múltiples proteínas. Un vistazo a los muchos productos para bloquear la luz UV Golpear nuestra piel proporciona una pequeña sensación de la importancia del daño en el ADN. Y este es solo un tipo de muchos por los cuales el ADN puede ser interrumpido. Afortunadamente, tenemos mecanismos de reparación. Exploraremos brevemente los mecanismos de reparación. que protegen nuestra secuencia de nucleótidos de un rango de daños. Tocaremos la recombinación cuando se produzcan roturas para restaurar el ADN bicatenario integridad.
El conocimiento científico se mueve rápidamente, a veces plantea preguntas sobre lo que creemos saber sobre los sistemas, y la disposición de las proteínas en el replisoma eucariota es una de esas áreas de cambio. El trabajo reciente del laboratorio de Michael O'Donnell y un equipo de colaboradores ha planteado preguntas sobre las formas en que las proteínas se organizan en la bifurcación de replicación en al menos un eucariota (enlace al resumen de PubMed para Sun et al ., Nature Struct. Mol Biol . Doi: 10/1038 / nsmb.3113). La capacidad de secuenciar el ADN ha sido transformadora a través de las ciencias biológicas. Al determinar la secuencia de bases de ADN de una cadena, es posible deducir la secuencia de su cadena complementaria utilizando nuestro conocimiento del emparejamiento de bases. Una vez que se conoce la secuencia de ADN, es posible predecir La secuencia de aminoácidos de una proteína que está codificada. Es posible identificar sitios regulatorios. Es posible encontrar cambios en el par de bases que alteran los aminoácidos, y puede provocar alteraciones funcionales y, lo que es más importante, Es posible comparar la secuencia entre individuos y entre especies. Por lo tanto, existen aplicaciones muy amplias para la secuenciación del ADN. En investigaciones en toda la gama de ciencias biológicas, desde ecología a la biofísica. En ciencia forense, no solo en la identificación de personas, pero también en la identificación de ADN de plantas, insectos o animales que puedan ser de interés. En medicina, la secuenciación del ADN brinda la capacidad para identificar bacterias o virus, especialmente para determinar su virulencia y tasas de mutación, que a menudo es importante en la capacidad infecciosa, y para evaluar nuestro fondo genético individual que puede influir en el desarrollo de la enfermedad, como veremos en esta tarea. La capacidad de usar secuencias de ADN se puede aplicar de varias maneras. Un equipo dirigido por Carol Greider, que formó parte del equipo que descubrió la telomerasa, ha desarrollado un nuevo ensayo diseñado para medir el alargamiento de los telómeros individuales en las células vivas (véase el resumen de PubMed para Lee et al., Cell 13, 1623- 1632 (2015), que proporciona un enlace al artículo de texto completo). El objetivo de este equipo era desarrollar un método no destructivo para identificar proteínas que participan en la determinación de la longitud de los telómeros en las células individuales.
Curiosamente, la primera proteína que encontraron es la quinasa ATM, una proteína fosforilante involucrada en el manejo de la respuesta de las células al daño del ADN y también a los problemas asociados con los telómeros. La quinasa ATM deriva su nombre del descubrimiento de su ausencia en individuos afectados por la enfermedad Ataxia telangiectasia, lo que resulta en un compromiso de la respuesta inmune y los sistemas neurológicos. Los extremos de los cromosomas lineales son susceptibles a la digestión de exonucleasa y se presume que tienen estructuras que protegerían estos extremos libres de ADN. En 1982, Jack Szostak y Elizabeth Blackburn descubrieron una secuencia de ADN única y repetida en los extremos del ADN lineal. Las estructuras formadas por estos extremos son complejas y se pliegan sobre sí mismas para garantizar la protección contra las exonucleasas que abundan en las células vivas (ver figura anterior).
Pregunta: ¿Por qué esta protección de los extremos del ADN lineal es importante para la célula / organismo? Las exonucleasas en la célula comienzan en el extremo 5 'o el extremo 3' y eliminan un nucleótido a la vez. Los extremos expuestos de un ADN lineal son altamente susceptibles a la digestión por exonucleasas. Si la digestión entra en las regiones de codificación, la información en esos genes se perderá. Casi todas las proteínas en la célula tienen una función, y la pérdida de regiones de codificación dará como resultado la pérdida de la función, lo que puede afectar la supervivencia de la célula. Como se muestra en la imagen de la izquierda, el cargador de la abrazadera de ADN, como muchas proteínas que se unen al ADN, tiene una forma circular cuando se ve desde el eje largo del ADN. En esta imagen, el ADN está en el medio de este cargador de pinza circular y está rodeado de proteínas. El cargador de pinzas de ADN es complejo y tiene muchas subunidades. El anillo interno alrededor del ADN está compuesto de hélices alfa rodeadas por un anillo de estructuras de láminas beta, con hélices alfa que decoran parte del exterior del anillo. Desde la vista lateral que se muestra a la derecha, esta estructura tiene una gruesa forma de "G", con una capa de láminas beta antiparalelas en la parte superior y solo unas pocas láminas beta en el resto de la estructura. El resto de la estructura es principalmente alfa-helicoidal. La estructura que forma la parte inferior de la "G" es particularmente denso con hélices alfa y se extiende más allá de la parte superior de la forma "G". El ADN se encuentra a lo largo de la parte semi-vertical de la forma "G". La capacidad de secuenciar el ADN ha sido transformadora a través de las ciencias biológicas. Al determinar la secuencia de bases de ADN de una cadena, es posible deducir la secuencia de su cadena complementaria utilizando nuestro conocimiento del emparejamiento de bases.
Una vez que se conoce la secuencia de ADN, es posible predecir La secuencia de aminoácidos de una proteína que está codificada. Es posible identificar sitios regulatorios. Es posible encontrar cambios en el par de bases que alteran los aminoácidos, y puede provocar alteraciones funcionales y, lo que es más importante, Es posible comparar la secuencia entre individuos y entre especies. Por lo tanto, existen aplicaciones muy amplias para la secuenciación del ADN. En investigaciones en toda la gama de ciencias biológicas, desde ecología a la biofísica En ciencia forense, no solo en la identificación de personas, pero también en la identificación de ADN de plantas, insectos o animales que puedan ser de interés. |
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