Rol de las topoisomerasas de tipo II en la regulación del superenrollamiento y el pre-encadenamiento en intermediarios de replicación de DNA

Abstract

Durante la replicación, las moléculas de DNA sufren cambios topológicos que afectan su superenrollamiento, encadenamiento y anudamiento. Con el fin de entender mejor la función de las enzimas que controlan la topología del DNA durante la replicación, se utilizo un abordaje multidisciplinario con técnicas de biología molecular y simulaciones computacionales para examinar un plásmido bacteriano con sus horquillas replicativas detenidas tras haber replicado el 60% de la molécula. El DNA se aisló y se trató in vitro con dos enzimas topoisomerasas de tipo II: topoisomerasa IV (Topo IV) y DNA girasa. El efecto de estas enzimas sobre la topología de los intermediarios de replicación (RIs) en presencia o ausencia de un agente intercalarte se analizó mediante electroforesis bidimensional en geles de agarosa. Se realizaron simulaciones computacionales basadas en el método de Metropolis Monte Carlo (MC) con el fin de predecir la estabilidad termodinámica de estas moléculas, donde la energía elástica está dada por potenciales cuadráticos dependientes del desplazamiento angular de torsión y de doblado. Los resultados de las simulaciones incluyen la curva de energía potencial en función del índice de ligamiento para determinar la energía potencial que puede ser almacenada en la región no replicada y la curva de energía potencial en función de el número de encadenamiento para obtener la energía que puede ser almacenada en la región ya replicada. Una vez obtenidas las curvas de energía para superenrollamiento y encadenamiento se pudo estimar la conformación más estable para un RI bajo los efectos de ambos fenómenos topológicos. El método desarrollado en la presente tesis podría ser útil para interpretar las señales observadas en geles bidimensionales de agarosa.