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Pasos mitocondriales de la organización y de la réplica de la DNA

A diferencia de la DNA nuclear, la DNA mitocondrial (mtDNA) es circular en naturaleza y se ordena como nucleoids mitocondriales comprendidos de los complejos de la DNA-proteína que se distribuyen en la matriz. También se hereda maternal y varios cientos a los millares de copias esté presente por la célula.

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La DNA mitocondrial es compacta en estructura y falta típicamente el campo común de las regiones de la no-codificación (intrones) a la DNA nuclear.Fotos del ci | Shutterstock

La DNA mitocondrial codifica 13 subunidades de los complejos de la fosforilación oxidativa (OXPHOS), 2 RNAs ribosomal (rRNAs) y 22 de la transferencia RNAs (tRNAs). Éstos se traducen vía el sistema mitocondria-específico de la traslación. Cuatro de los cinco complejos de OXPHOS dependen de la síntesis de las 13 subunidades mitochondrially-codificadas; que siguen habiendo las 77 subunidades, así como las diversas proteínas esenciales, son codificadas por la DNA nuclear. Este total durante 1000 y se transporta en las mitocondrias después de la traslación en el citoplasma.

¿Cómo se ordena el mtDNA?

La DNA mitocondrial es compacta en estructura y falta típicamente el campo común de las regiones de la no-codificación (intrones) a la DNA nuclear. Esto significa que tiene una densidad relativamente alta del gen proporcional con entrehierros mínimos entre los genes; la anomalía a esta configuración general es la región mayor de la no-codificación de aproximadamente 1 kilobase situado entre el tRNAPhe y los genesPro del tRNA.

el mRNA producido por la DNA mitocondrial se sobrerepresenta proporcional en el mRNA celular total, comprendiendo el 30% del contenido total.

La DNA mitocondrial es vital importante como, sin ella, la producción energética dentro de una célula viene a un alto. Por lo tanto, su mantenimiento es esencial. No es ninguna sorpresa, por lo tanto, que las mutaciones y la reducción en número de copia mitocondrial de la DNA están asociadas a varias enfermedades humanas que afecten al sistema nervioso, al corazón, y al cerebro. Esto resulta de la función empeorada del sistema que se utiliza para producir el ATP, el dinero en circulación de la fosforilación oxidativa (OXPHOS) de la energía de la célula.

La réplica mitocondrial de la DNA es un proceso del poste-mitotic que ocurre en el curso de la vida del organismo. Según lo mencionado anterior, la DNA mitocondrial se ordena en los nucleoids que contienen las diversas proteínas responsables de su mantenimiento. El más importante de éstos es TFAM, un factor mitocondrial A de la transcripción y pieza del grupo de la alto-movilidad (HMG) de proteínas, distinguido por la presencia de dos cajas de HMG. TFAM condensa la DNA induciendo doblar y el embalaje en las estructuras nucleoides compactas.

Una característica notable de la DNA mitocondrial mamífera es la presencia de una región de la no-codificación, que triple-se trenza en estructura. Se llama la DNA 7S y forma qué se llama un D-rizo en el cual los dos cabos del dsDNA sean dislocados y separados por un tercer cabo que sea base-complementario a uno de los únicos cabos. Sus papeles se especulan para estar en la organización de la DNA y el funcionamiento en la réplica

Todas las proteínas implicadas en la réplica de la DNA se deben importar en las mitocondrias que siguen su síntesis en el cytosol. Interesante, un alcance de proteínas está implicado; los que operan en las divisiones cytosolic y mitocondriales, algunos que son isoforms especializados.

Enzimas de la polimerasa implicadas en la réplica mitocondrial de la DNA

Varias polimerasas se requieren replegar el mtDNA, pero la única polimerasa presente en las mitocondrias es γ del político. Esta enzima es responsable de la réplica y de la reparación. La estructura del complejo del γ del político es heterotrimeric y comprendida de las subunidades nuclear-codificadas POLG1 o A y POLG2 o B

POLG1 posee el ′ 5 - polimerasa de 3 ′ y el ′ 3 - actividad del exonuclease de 5 ′. Este último consulta POLG1 con de alta fidelidad que sea mayor aproximadamente de cien veces que el de polimerasas nucleares.

PolG1 tiene una actividad de la liasa del dRP de 5 ′ que sea esencial para su papel en la reparación de la DNA; se utiliza directamente durante la reparación baja de la supresión. POLG2 media el atascamiento de la alto-afinidad del holoenzyme al processivity del γ de la DNA y del político debido a su estructura. POLG2 amplía la huella del `', o está de la DNA protegida contra ataque endonucleolytic de la ADNasa I, del γ del político a partir del 10 a 25 pares bajos del  .

La presencia de POLG2 disminuye la capacidad que corrige del γ del político debido a su capacidad pobre de mediar la transferencia de la DNA del patrón en el sitio endonucleolytic - una acción requerida para el retiro bajo incorrecto de los pares. Otros componentes que ayudan al γ del político incluyen el centelleo y el MtSSB (SSBP1), una proteína DNA-obligatoria de una sola fila del helicase de las mitocondrias.

Una reseña abreviada de la réplica mitocondrial de la DNA

La réplica mitocondrial de la DNA se inicia en el origen para la réplica de la DNA del H-cabo (o)H y el origen para la réplica de la DNA del L-cabo (o)L. Durante la fase del lanzamiento, la réplica se limita al cabo de H solamente; ninguna síntesis simultánea del L-cabo ocurre.

Cuando la DNA se desenrolla en el OH, la proteína DNA-obligatoria de una sola fila mitocondrial (mtSSB) recubre el cabo dislocado para prevenir el lanzamiento POLMRT-mediado al azar.

La horquilla de réplica continúa para un total de dos tercios del genoma antes de encontrar el O.L Esto da lugar a la DNA de una sola fila en esta región para formar una estructura del vástago-rizo que proteja el alargamiento corto de la DNA que abarca en esta región de la limitación por el mtSSB.

Esta región es, por lo tanto, favorable a la síntesis del ARN, pues el atascamiento de POLMRT permiso. POLMRT es mal processive y después de la síntesis de aproximadamente 25 nucleótidos, POLγ asume el papel de la elongación en el ′ 3 - el extremo de la pintura de fondo., y el lanzamiento de la síntesis del L-cabo ocurre. La réplica de los cabos del l y del h se conecta pues la síntesis del L-cabo es relacionada en síntesis precedente del H-cabo.

Réplica mitocondrial de la DNA: Cebo y lanzamiento

La iniciación de la réplica mitocondrial de la DNA implica un proceso llamado cebo. Esto describe la síntesis de las pinturas de fondo cortas del ARN por el primase α-asociado del político (pequeña subunidad) de PriS/Pri1-DNA Primase, de que la polimerasa puede utilizar como asiento para 3' síntesis de la réplica de la DNA.

Esto es imprescindible a la réplica del mtDNA, puesto que la polimerasa puede agregar solamente los nuevos nucleótidos a un cabo existente. La identidad de la enzima (primase) responsable de esto es evasiva. Las pruebas de su existencia fueron proporcionadas en 1985 y la actividad del primase era distinta del γ y de POLRMT, la polimerasa del político de ARN mitocondrial. En los 20 años que seguían esto, no se reveló ningún otro discernimiento en su identidad, hasta el 2005 cuando fue revelado que POLMRT in vitro podría comenzar la réplica de la DNA del revestimiento-cabo.

POLMRT se apunta a las mitocondrias vía su serie de alcance mitocondrial de la N-terminal. El dominio de la C-terminal es el padre de la actividad catalítica y se comprende de cuadras conservadas de la serie. Es estructural homólogo a la polimerasa de ARN T7, sin embargo, a diferencia de T7, POLRMT no puede atar, doblar o fundir la DNA en el promotor.

POLMRT sintetiza las pinturas de fondo de 2-18 nucleótidos en el HSP y LSP dentro de NCR. Transcripciones que se inician en el ′ del permiso 3 de LSP - los extremos del ARN de los cuales POLγ, la enzima de procedimiento de la síntesis de la DNA, puede iniciar síntesis de la DNA.

La transcripción en el LSP es distinta del HSP en ese resultado del lanzamiento de la transcripción es cualquier (a) terminado dentro de la región conservada tres de la cuadra (CSB) de la serie y la transcripción resultante se utiliza posteriormente como pintura de fondo para que la réplica o (b) la elongación transcriptiva continuada forme una transcripción policistrónico. CSB II asciende el fin transcriptivo; puede formar una estructura quadruplex, estructuras secundarias formadas por el (G) hidrógeno-bajo fianza de la guanina de Hoogsteen en series de los ricos de G.

Sin embargo, en LSP RNA-DNA los híbridos persistentes actúan mientras que las pinturas de fondo para la réplica de la DNA y estos híbridos producen los quadruplexes intermoleculares que se comportan como buenos adaptadores transcriptivos. Esto habilita la formación de las pinturas de fondo necesarias para el lanzamiento de la réplica.

CSB II por lo tanto se describe mientras que un interruptor entre los procesos de la transcripción y la réplica - es controlado en parte por el factor humano de la elongación de la transcripción, TEFM, que ascendió la elongación transcriptiva. Sigue habiendo la aprehensión completa sobre cómo ésta es controlada ser desenterrado; por ejemplo, es desconocida cómo la polimerasa puede ampliar la pintura de fondo más allá de la estructura quadruplex.

Réplica mitocondrial de la DNA: Fin

Cuando POLγ ha sintetizado el genoma mitocondrial completo, los cabos de la DNA se ligan a través de la ligasa III. de la DNA de la acción. Para permitir esto, la alineación correcta del 3' y 5' los extremos de la DNA debe ocurrir; esto requiere el retiro de las pinturas de fondo de iniciación del ARN. Una enzima anticipada con este fin es la ribonucleasa H1 (RNASEH1); esto se indica de estudios de los fibroblastos embrionarios del ratón que faltan RNASEH1 en el cual la baja del mtDNA ocurra.

Después de la síntesis del mtDNA, POLγ inicia ciclos de la polimerización así como 3 el ′ - degradación del exonuclease de 5 ′ en el sitio de la mella generado por estes último. Este proceso se llama el marchar lentamente y es necesario para que la ligadura apropiada ocurra. La baja de la actividad del exonuclease previene POLγ que marcha lentamente, dando por resultado síntesis continuada en el dsDNA más allá del mtDNA integral. Esto crea una estructura de solapa que no pueda ser ligada.

Hay otro ′ del comandante 5 - el extremo de la DNA naciente localizó el punto de ebullición aproximadamente 100 de los sitios de la transición de RNA-DNA en la posición 191 en mtDNA humano. Cómo se genera este sitio es no entendible, pero se ha especulado para tener ocurrida debido al ′ 5 - termine el tramitación durante retiro de la pintura de fondo.

En este proceso, las regiones río abajo la pintura de fondo del ARN se quitan dando por resultado los sitios de la transición ARN-a-DNA que son separados del punto de la ligadura del cabo de H en el extremo de la réplica. Un mediador de este acontecimiento es el exonuclease mitocondrial 1 (MGME1) del mantenimiento del genoma que puede cortar los substratos del ssDNA y de la solapa de la DNA. Otros estudios que determinan el papeles de MGME1 y de RNASEH1 son necesarios determinar cómo los productos de los productos de la réplica se tramitan, sin embargo.

Fuentes

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Last Updated: May 9, 2019

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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