POLIMERAZAS

POLIMERAZAS
La ADN polimeriza
La ADN polimeriza es una enzima que cataliza la síntesis de ADN a partir de desoxirribonucleótidos y de una molécula de ADN plantilla o molde.
Tras la acción de la ADN polimeriza I y una vez que se han eliminado y añadido alrededor de unas 10 bases, interviene la enzima ADN ligaza, que une los extremos libres del fragmento recién formado con el resto de la cadena, recuperando así el ADN su estructura normal
La propiedad de las ADN polimerizas para replicar hebras de ADN se utiliza para la reacción en cadena de la polimeriza, conocida como PCR por sus siglas en inglés, para obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN particular, amplificándolo para propósitos de investigación
La DNA polimeriza ("enzima que hace un polímero de DNA") desempeña un papel crítico en la síntesis de nuevas cadenas de DNA. En cada horquilla de replicación, la DNA polimeriza y otras enzimas sintetizan dos nuevas cadenas de DNA que son complementarias respecto a las 2 cadenas parentales. Durante este proceso, la DNA polimeriza reconoce una base nucleotídica no apareada de la cadena parental y la combina con un nucleótido libre que tiene la base complementaria correcta. A continuación, la DNA polimeriza cataliza la formación de nuevos enlaces covalentes que ligan el fosfato del nucleótido libre entrante con el azúcar del nucleótido previamente agregado en la cadena hija en crecimiento. De esta forma, la DNA polimeriza sintetiza el esqueleto de azúcar-fosfato de la cadena hija
La RNA polimeriza
Las ARN-polimerizas son un conjunto de proteínas con carácter enzimático capaces de polimerizar los ribonucleótidos para sintetizar ARN a partir de una secuencia de ADN que sirve como patrón o molde. La ARN polimeriza más importante es la implicada en la síntesis del ARN mensajero o trascripción del ADN.
La ARN polimeriza es la enzima soluble conocida de mayor tamaño puesto que mide unos 100 Ángstrom de diámetro y es visible en micrografías electrónicas, donde se observa unida al promotor en el ADN.
Funciones
La reacción química que cataliza la ARN polimeriza consiste en la unión de ribonucleótidos trifosfato, adenina trifosfato (ATP), uracilo trifosfato (UTP), guanina trifosfato (GTP) y citosina trifosfato (CTP), liberándose los grupos fosfato.
Además de la polimerización de los ribonucleótidos trifosfato, la ARN polimeriza tiene otras funciones como:
• Recoconer y unirse a localizaciones específicas o promotores de la molécula de ARN.
• Desenrollar parcialmente la molécula molde de ADN, gracias a su actividad helicaza intrínseca.
• Sintetizar un ARN cebador para la elongación posterior.
• Terminación de la cadena.
La ARN polimeriza cataliza consecutivamente la elongación de la cadena de ARN, al mismo tiempo que enrolla y desenrolla la doble cadena de ADN, y termina la trascripción después de copiar el gen.
Estructura
Esta complejidad de funciones se manifiesta en su estructura cuaternaria, ya que al igual que la ADN polimeriza, esta formada por varias subunidades que conforman la holoenzima, que junto con proteínas accesorias forman una máquina proteica o complejo de trascripción que llevan a cabo la síntesis del ARN.
Algunas subunidades aisladas de la ARN polimeriza son catalíticamente funcionales, mientras que otras sólo pueden detectarse cuando el complejo de trascripción se encuentra totalmente ensamblado.
Los complejos de transcripción de distintos organismos presentan una composición variable, pero esencialmente todos catalizan el mismo tipo de reacciones. Debido a esta coincidencia, en el estudio del proceso de transcripción se toma como modelo la reacciones catalizadas por el complejo de transcripción de la bacteria Escherichia coli, que aunque se diferencia en el ensamblamiento de la células eucarióticas, actúan de forma análoga.
La ARN polimeriza fue descubierta al mismo tiempo que el ARN mensajero en 1960 por los investigadores Samuel Weiss y Jerard Hurwits de laboratorios diferentes.
ARN polimeriza en procariotas
En procariotas, la misma enzima cataliza la síntesis de todos los tipos de ARN: ARNm, ARNr y ARNt.
La ARN polimeriza en procariotas en una gran molécula. Está formada por cinco subunidades de aproximadamente 410 kilodaltons α2ββ'ω, con dos unidades α idénticas, que se une al ADN de forma inespecífica para catalizar la síntesis de ARN. Para unirse a regiones promotoras específicas, la holoenzima requiere un factor σ con el que se reduce enormemente la afinidad con regiones de ADN inespecíficas, aumentando la especificidad por regiones promotoras para formar la holoenzima de cinco subunidades α2ββ'σω (~480 kDa). La estructura de la ARN polimeriza presenta una ranura de 55 Å de longitud y una anchura 25 Å. Esta ranura permite el paso de la doble hélice de ADN que mide 20 Å. La longitud de 55 Å puede aceptar la secuencia de 16 nucleótidos.
Todas las unidades que forman la enzima funcionan conjuntamente para llevar a cabo las reacciones de trascripción. La subunidad β' participa en la unión del ADN, la subunidad β contiene parte del centro activo y la subunidad σ está implicada principalmente en la iniciación de la trascripción, disociándose del resto de la enzima una vez iniciada la trascripción.
Las ARN polimerizas de los organismos procariontes funcionan de forma análoga, aunque alguna subunidad de la proteína difiera en su composición.
ARN polimeriza en eucariotas
Las células eucariotas tienen distintos tipos de ARN polimeriza.
• ARN polimeriza I: Sintetiza precursores de ARN ribosómico.
• ARN polimeriza II: Sintetiza precursores de ARN mensajero. Esta polimeriza es el tipo más estudiado, y se requieren factores de trascripción para que se una a los promotores del ADN.
• ARN polimeriza III: Sintetiza ARN de transferencia, ARN ribosómico de 5S y otros pequeños ARN encontrados en el núcleo celular y en el citoplasma.
• Otros tipos de ARN polimeriza se encuentran en la mitocondria y en cloroplasto y en el núcleo del ribosoma.