Particularitatile replicarii la eucariote

Mecanismele de replicare sunt in general asemanatoare celor descrise la procariote.

Apar totusi particularitati legate de marimea enorma a genomului, asocierea ADNului cu proteine, ierarhizarea ADNului in nucleozomi si fibre de cromatina si momentul replicarii ADNului in faza S a ciclului celular.

Datorita acestor particularitai, la eucariote initierea replicarii se face in mai multe puncte de origine, depinzand de multiple proteine enzimatice, sintetizate in citoplasma si dependenta de ciclul celular.

Originile replicarii si repliconii

Datorita lungimii mari a genomului, asocierii cu proteine in nucleozomi si organizarii in fibre de cromatina, viteza de replicare a ADNului la eucariote este scazuta de aproximativ 50 de nucleotide pe secunda, comparativ cu cea la procariote unde ADNul nu este asociat cu proteine si care are valoare de 500 de nucleotide pe secunda.

La eucariote intregul ADN trebuie sintetizat in aproximativ 8 ore.

Din acest motiv, sinteza incepe in mai multe puncte de origine care corespund unor unitati mici de replicare, numite repliconi.

De la acest nivel, sinteza progrezeaza bidirectional pentru fiecare replicon.

La sfarsitul sintezei, repliconii fuzioneaza treptat.

Intregul genom uman prezinta aproximativ 30.000 de puncte de origine. Aceste puncte de origine sunt secvente de ADN de aproximativ 30.000 de nucleotide care semnalizeaza debutul replicarii prin asamblarea aparatului de replicare.

Aparatul de replicare

Contine toate elementele mentionate anterior ca si caracteristici, enzima ADNpolimeraza alfa actioneaza pe catena intarziata, iar ADNpolimeraza delta actioneaza pe ambele catene matrita.

Activitatea ADNpolimerazelor este reglata de catre antigenul nuclear de proliferare celulara si de catre proteinele de replicare C care au roluri importante in pornirea sau oprirea replicarii.

Replicarea ADNului la eucariote si nucleozomii.

Nucleomomii rezulta in urma asocierii ADNului cu histone, fiind structuri compacte in care ADNul se infasoara in jurul unui octamer de histone.

Se presupune ca atunci cand furca de replicare ajunge in dreptul nucleozomului, ADNul se deruleaza si miezul histonic se desface in 2 jumatati, care raman atasate la una dintre cele doua molecule ADN, formate prin replicare.

Aceste jumatati vor reface ulterior nucleozomul original.

Pe cealalta molecula de ADN nou sintetizata se vor constitui nucleozomi noi.

Replicarea ADNului la eucariote in faza S a ciclului celular

In celulele de la mamifere, faza S de sinteza a interfazei dureaza aproximativ 8 ore pt un ciclu celulat de 24 de ore.

Aceste 8 ore reprezinta un timp foarte scurt pentru replicarea intregului genom uman, diploid, care are peste 6 miliarde perechi de baze.

In aceasta dificultate se adauga si necesitatea ca replicarea ADNului sa fie foarte precisa, deoarece orice eroare de plasare a nucleotidelor in catena nou sintetizata produce mutatii.

Celula are insa mijloace eficiente pentru a se asigura ca intregul genom este integral si corect replicat pe parcursul fazei S.

Unitatile de replicare care includ intre 20-80 de repliconi, nu sunt activate concomitent si la intaplare, ci se activeaza intr-o anumita ordine si asincon in functie de structura cromatinei in care se gasesc. Astfel cromatina puternic condensata sau heterocromatina este replicata tardiv la sfarsitul fazei S in timp ce eucromatina care este decondensata se replica precoce la inceputul fazei S. Astfel, regiunile din genom, in care cromatina este mai putin condensata si mai accesibila aparatului de replicare, se replica precoce, acestea fiind de regula benzile R  cromozomiale , bogate in G si C, adica regiuni ale Adnului care contin regiunic comune active in toate celulele.

Regiunile din cromozomi care se replica tardiv coincid cu benzile G si sunt  bogate in A si T.

In mod normal, in faza S a ciclului celular intrecul genom este replicat o singura data, dar deoarece replicarea ADNului este asincrona, exiista riscul ca unele regiuni sa fie replicate repetat. Acest lucru nu se intampla, deoarece o serie de factori inhibitori se fizeaza pe cromatina replicata si nu permit sinteza ei repetata pana cand celula nu trece prin mitoza.

Acesti factori sunt indepartati prin diviziune, iar celulele rezultate pot incepe o noua faza S in care se produce o noua replicare.