Estudio de los cambios topológicos que experimenta el DNA durante la replicación

Resumen

Durante la replicación del DNA, los intermediarios de replicación (RIs) sufren cambios topológicos que afectan al superenrollamiento, encadenamiento y anudamiento. Los nudos en el DNA tienen consecuencias deletéreas y deben ser eliminados; por ello el papel del anudamiento de las cromátidas hermanas in vivo en procariotas continua siendo un misterio. Para estudiar esos nudos inter-cromátida y tratar de identificar la enzima responsable de anudar las cromátidas hermanas, construimos plásmidos de Escherichia coli con barreras para el avance de la horquilla de replicación. La electroforesis bidimensional en geles de agarosa junto con la microscopía de fuerza atómica nos permitió confirmar la naturaleza de las moléculas identificadas como RIs anudados. En procariotas, la Topoisomerasa IV (Topo IV) es la encargada de desanudar el DNA. Nuestro resultados apuntan a un posible papel dual de la Topo IV en el anudamiento: esta enzima sería también la responsable de crear los nudos inter- e intra-cromátidas durante la replicación. Proponemos un modelo según el cual en la región ya replicada algunos de los pases de hebra catalizados por la Topo IV atraparían cruces de pre-encadenamiento que conducirían a la formación de nudos. También analizamos el desencadenamiento de las cromátidas hermanas por la Topoisomerasa II (Top2) en eucariotas, para dilucidar si los cambios topológicos en el DNA producidos durante la mitosis favorecen dicho proceso. Para ello estudiamos los cambios topológicos de un minicromosoma circular a lo largo del ciclo de división en Saccharomyces cerevisiae. Nuestros resultados muestran que, al paso de las células por mitosis, los minicromosomas experimentan un cambio topológico drástico a modo de superenrollamiento positivo que requiere del huso mitótico y de la condensina Smc2. El desencadenamiento es un proceso crucial para la vida celular pero se desconoce cómo tiene lugar. Nuestro trabajo profundiza en la comprensión de este fenómeno pues demuestra que el superenrollamiento positivo en moléculas encadenadas maximiza el desencadenamiento de las cromátidas hermanas por parte de la Top2.