Propiedades conformacionales y energéticas de los intermediarios de la replicación de DNA circular.

Abstract

La topología del DNA cambia continuamente a medida que avanza la replicación. El desenrollamiento de la doble cadena de DNA, llevado a cabo por la DNA helicasa, provoca la acumulación progresiva de superenrollamiento positivo por delante de las horquillas de replicación. En moléculas de DNA circular covalentemente cerrado este esfuerzo de torsión positivo debe eliminarse para que la horquilla siga avanzando y así continuar la replicación del DNA. La eliminación de este estrés torsional se puede lograr mediante topoisomerasas que actúan por delante de la horquilla o simultáneamente en las regiones no replicada y ya replicada de la molécula después de la migración del estrés torsional positivo hacia la región ya replicada mediante rotación de las horquillas de replicación. De cualquier manera, una vez terminada la replicación, las moléculas completamente replicadas están fuertemente encadenadas entre sí y este encadenamiento deriva de los pre-encadenados formados durante la replicación. Aunque todavía existe controversia sobre si la rotación de las horquillas de replicación redistribuye este estrés torsional positivo de forma continua o sólo cuando se acerca la terminación de la replicación, las fuerzas que causan la rotación de las horquillas de replicación y la generación de pre-encadenados están aún poco caracterizadas. En la presente tesis utilizamos simulaciones numéricas, basadas en el modelo worm − like chain, el método Metrópolis Monte Carlo, para estudiar la distribución del estrés torsional en una molécula desnuda de DNA circular de 4440 pb parcialmente replicada en condiciones in vivo e in vitro. Proponemos que el gradiente de energía potencial elástica entre ambas regiones del Intermediario de Replicación impulsa el giro de las horquillas de replicación permitiendo el intercambio entre superenrollamiento y pre-encadenamiento.