La migración de ramificaciones es el proceso mediante el cual los pares de bases de las 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 ramas es el segundo paso de la recombinación genética , que sigue al intercambio de dos hebras simples de ADN entre dos cromosomas homólogos. [2] El proceso es aleatorio y el punto de ramificación se puede desplazar en cualquier dirección de la hebra, lo que influye en el grado de intercambio del material genético. [1] La migración de ramas también se puede ver en la reparación y replicación del ADN., al completar los huecos en la secuencia. También se puede ver cuando un fragmento extraño de ADN invade la hebra. [2]
Mecanismo
El mecanismo de migración de las ramas difiere entre procariotas y eucariotas . [2]
Procariotas
El mecanismo de la migración de las ramas procariotas 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 formas. RuvA es un tetrámero y se une al ADN en la unión de Holliday cuando está en forma de X abierta. La proteína se une de tal manera que el ADN que entra / sale de la unión aún puede girar 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 a los pares de bases a separarse para que puedan volver a recocerse con los pares de bases en las hebras homólogas. [3]
Para que se produzca la migración, RuvA debe estar asociado 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 saca de la unión, pero no separa las hebras como lo haría la helicasa. [3]
El paso final en la migración de ramas se llama resolución y requiere la proteína RuvC. La proteína es un dímero y se unirá a la unión de Holliday cuando adopte la forma X apilada. La proteína tiene actividad endonucleasa y escinde las hebras exactamente al mismo tiempo. La escisión es simétrica y da dos moléculas de ADN recombinado con roturas monocatenarias. [4] Las roturas se ligan para completar el proceso. [2]
Eucariotas
El mecanismo eucariota es mucho más complejo e involucra proteínas diferentes y adicionales, pero sigue el mismo camino general. [2] Se informa que Rad54 , una proteína eucariota altamente conservada, se oligomeriza en las uniones de Holliday para promover la migración de las ramas. [5]
Control
La tasa de migración de las ramas depende de la cantidad de iones divalentes , específicamente iones de magnesio (Mg 2+ ), 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 columnas vertebrales se repelen entre sí y la unión adquiere la estructura X abierta. [6] En esta condición, la migración es óptima y la unión estará libre para moverse hacia arriba y hacia abajo de las hebras. [3] Cuando los iones están presentes, neutralizan la columna vertebral cargada negativamente. Esto permite que las hebras se acerquen y la unión adopte la estructura en X apilada. [6] Es durante este estado que la resolución será óptima, permitiendo que RuvC se una a la unión. [3]
Referencias
- ↑ a b c Lilley, David MJ (1 de mayo de 2000). "Estructuras de uniones helicoidales en ácidos nucleicos". Reseñas trimestrales de biofísica . 33 (2): 109-159. doi : 10.1017 / s0033583500003590 . ISSN 1469-8994 . PMID 11131562 .
- ^ a b c d e f "Recombinación genética | Aprender ciencias en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 13 de noviembre de 2015 .
- ^ a b c d Yamada, Kazuhiro; Ariyoshi, Mariko; Morikawa, Kosuke (1 de abril de 2004). "Vistas estructurales tridimensionales de la migración de ramas y resolución en recombinación homóloga de ADN". Opinión actual en biología estructural . 14 (2): 130-137. doi : 10.1016 / j.sbi.2004.03.005 . PMID 15093826 .
- ^ Górecka, Karolina M .; Komorowska, Weronika; Nowotny, Marcin (1 de noviembre de 2013). "Estructura cristalina de resolvasa de RuvC en complejo con sustrato de unión de Holliday" . Investigación de ácidos nucleicos . 41 (21): 9945–9955. doi : 10.1093 / nar / gkt769 . ISSN 0305-1048 . PMC 3834835 . PMID 23980027 .
- ^ 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 ramas de las uniones de Holliday" . Nat Commun . 9 (1): 34. doi : 10.1038 / s41467-017-02497-x . PMC 5750232 . PMID 29295984 .
- ^ a b Clegg, RM (1 de enero de 1993). "La estructura de la unión de cuatro vías en el ADN". Revisión anual de biofísica y estructura biomolecular . 22 (1): 299–328. doi : 10.1146 / annurev.bb.22.060193.001503 . PMID 8347993 .