Cartilla (biología molecular)
Un cebador es un ácido nucleico monocatenario corto utilizado por todos los organismos vivos en el inicio de la síntesis de ADN . Las enzimas ADN polimerasa (responsables de la replicación del ADN) solo son capaces de agregar nucleótidos al extremo 3' de un ácido nucleico existente, lo que requiere que se una un cebador a la plantilla antes de que la ADN polimerasa pueda comenzar una cadena complementaria. [1] La ADN polimerasa agrega nucleótidos después de unirse al cebador de ARN y sintetizar la hebra completa. Más tarde, las hebras de ARN deben eliminarse con precisión y reemplazarlas con nucleótidos de ADN que forman una región de brecha conocida como muesca que se rellena con una enzima llamada ligasa.[2] El proceso de eliminación del cebador de ARN requiere varias enzimas, como Fen1, Lig1 y otras que funcionan en coordinación con la ADN polimerasa, para garantizar la eliminación de los nucleótidos de ARN y la adición de nucleótidos de ADN. Los organismos vivos utilizan únicamente cebadores de ARN, mientras que las técnicas de laboratorio de bioquímica y biología molecular que requieren la síntesis de ADN in vitro (como la secuenciación del ADN y la reacción en cadena de la polimerasa) suelen utilizar cebadores de ADN, ya que son más estables a la temperatura. Los cebadores se pueden diseñar en el laboratorio para reacciones específicas, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Al diseñar cebadores de PCR, hay medidas específicas que deben tenerse en cuenta, como la temperatura de fusión de los cebadores y la temperatura de hibridación de la propia reacción. Además, la secuencia de unión al ADN del cebador in vitro debe elegirse específicamente, lo que se hace mediante un método denominado herramienta básica de búsqueda de alineamiento local (BLAST) que escanea el ADN y encuentra regiones específicas y únicas para que se una el cebador.
Los cebadores de ARN son utilizados por los organismos vivos en el inicio de la síntesis de una hebra de ADN . Una clase de enzimas llamadas primasas añaden un cebador de ARN complementario a la plantilla de lectura de novo tanto en la cadena principal como en la retrasada . A partir del 3'-OH libre del iniciador, conocido como terminal del iniciador, una polimerasa de ADN puede extender una hebra recién sintetizada. La hebra líder en la replicación del ADN se sintetiza en una pieza continua que se mueve con la horquilla de replicación , lo que requiere solo un cebador de ARN inicial para comenzar la síntesis. En la hebra rezagada, la plantilla de ADN corre en elDirección 5′→3′ . Dado que la ADN polimerasa no puede agregar bases en la dirección 3'→5' complementarias a la hebra molde, el ADN se sintetiza 'hacia atrás' en fragmentos cortos que se alejan de la horquilla de replicación, conocidos como fragmentos de Okazaki . A diferencia de la cadena principal, este método da como resultado el inicio y la detención repetidos de la síntesis de ADN, lo que requiere múltiples cebadores de ARN. A lo largo de la plantilla de ADN, la primasa intercala cebadores de ARN que la ADN polimerasa utiliza para sintetizar ADN en la dirección 5′→3′. [1]
Otro ejemplo de cebadores que se utilizan para permitir la síntesis de ADN es la transcripción inversa . La transcriptasa inversa es una enzima que utiliza una cadena molde de ARN para sintetizar una cadena complementaria de ADN. El componente de ADN polimerasa de la transcriptasa inversa requiere un extremo 3' existente para comenzar la síntesis. [1]
Después de la inserción de fragmentos de Okazaki , los cebadores de ARN se eliminan (el mecanismo de eliminación difiere entre procariotas y eucariotas ) y se reemplazan con nuevos desoxirribonucleótidos que llenan los espacios donde estaba presente el ARN. Luego, la ADN ligasa une las hebras fragmentadas, completando la síntesis de la hebra rezagada. [1]
En procariotas, la ADN polimerasa I sintetiza el fragmento de Okazaki hasta que alcanza el cebador de ARN anterior. Luego, la enzima actúa simultáneamente como una exonucleasa 5′→3′ , eliminando los ribonucleótidos del cebador en el frente y agregando desoxirribonucleótidos detrás hasta que la región ha sido reemplazada por ADN, dejando un pequeño espacio en la columna vertebral del ADN entre los fragmentos de Okazaki que es sellado por la ADN ligasa .
