MODELO DEL CRCULO RODANTEEl modelo del crculo rodante (rolling
circle) es un modelo interesante para la replicacin de las molculas
de DNA circular en procariotas. Se desarroll en un intento de
explicar la estructura de la molcula del DNA replicador en
bacterifagos (como X174, fago I y ) y de E.coli. Este modelo
elimina la necesidad de un RNA cebador y explica muy bien la
replicacin de molculas circulares y la replicacin durante la
conjugacin bacteriana.
MODELO DEL CRCULO RODANTE en DNA de cadena simple:-REPLICACIN
FAGO X174, FAGO I y FAGO Se trata de genomas que en un momento dado
pueden necesitar muchas replicaciones. Se divide en tres fases
fundamentales: Cuando el virus infecta la clula husped, el genoma
se introduce en la bacteria y lo transforma a una cadena de DNA
monocatenario, que recibe el nombre de cadena +, se convierte en
una doble hlice o forma replicativa RF despus de la sntesis de la
cadena de DNA complementaria, que recibe el nombre de cadena -, y
se forma gracias a DNA polimerasa III y cebadores. La forma
replicativa bicatenaria se replica varias veces y produce
poblaciones de molculas RF. Por ltimo, estas poblaciones se
replican asimtricamente y dan lugar a una progenie de molculas
monocatenarias +. Estas ltimas se asocian con las protenas de
cubierta del fago y completan su ciclo reproductivo.
En las dos ltimas fases la sntesis de DNA se produce por el
mecanismo de crculo rodante, que consiste en lo siguiente: Se
inicia con una actividad endonucleasa especfica de secuencia que
permite a la denominada protena A romper la cadena positiva (+) de
la forma replicativa parental RF en un punto que puede considerarse
como origen de la replicacin. Su accin provoca extremos 3OH y 5
fosfato en esta cadena, mientras que la cadena -queda intacta. El
extremo libre 5 fosfato se fija a la membrana y va siendo
desenrollado y liberado de la molcula, a la vez que la cadena -
gira sobre su eje y forma una especie de crculo con una pequea
cola. A medida que el crculo va girando sobre s mismo, el extremo 5
va siendo desplazado, liberado de la molcula, mientras la
polimerasa va elongando la cadena + desde el extremo 3-OH, usando
como molde la cadena -. Como resultado de uno de estos ciclos,
obtenemos una nueva forma replicativa parental abierta en la cadena
+, junto con un DNA monocatenario de tipo cadena +. Esta cadena +
es el genoma del virus, de forma que esta puede volver a
convertirse en RF. Esta cadena + puede volver a dar otra (-)
discontinuamente, gracias a la DNA polimerasa III y I.
En el caso del FAGO la hlice del extremo 5-fosfato que est
saliendo de la molcula va siendo copiada varias veces por la ADN
polimerasa formndose una molcula ADN doble hlice muy larga que
contienen varias copias sucesivas del ADN del fago. Estas molculas
reciben el nombre de multmeros o concatmeros.
Y por ltimo, en el caso del FAGO I (doble hlice lineal con
extremos cohesivos) posteriormente una endonucleasa denominada ter
reconoce la secuencia de doce pares de bases de los extremos
cohesivos del fago y produce un corte asimtrico para liberar copias
independientes del ADN doble hlice lineal del fago.
MODELO DEL CRCULO RODANTE en DNA de cadena doble:-REPLICACIN DE
E.coliLa sntesis de DNA comienza con un corte especfico en el
origen de replicacin. El extremo 5 se desplaza del dplex, lo que
permite que la DNA polimerasa III aada dNTP al extremo 3OH. El
extremo 5 es rodado fuera como una cola libre que va incrementando
su longitud. Esta cadena de un crculo rodante puede ser convertida
a DNA dplex a travs de la formacin de fragmentos de Okazaki que
crecen a partir de cebadores RNA.
TEORA DEL CRCULO RODANTEEl modelo del crculo rodante est basado
en el descubrimiento de que: Existen cadenas (+) de DNA de mayor
que la del genoma vrico maduro Que hay cadenas (-) que son crculos
monocatenarios cerrados covalentemente. Que los finales 3 de las
cadenas (+) largas estn sobre los anillos molde, mientras que los
extremos 5 estn libres en disolucin.
El modelo del crculo rodante no ha sido aceptado por todos, y
slo en muy pocas ocasiones se han encontrado pruebas que lo avalen,
por ejemplo, en la replicacin del DNA bicatenario del fago X174 y ,
y posiblemente en la amplificacin de los genes ribosmicos de
Xenopus.
USOS DEL CRCULO RODANTEEl crculo rodante tiene varios usos in
vivo, dependiendo del destino de la cola desplazada:
1. Los monmeros pueden ser convertidos a dplex y formas
circulares. Esta forma lineal
puede ser mantenida como simple cadena o se puede convertir a
una doble cadena por sntesis de la cadena complementaria (la cual
es idntica en secuencia al molde de DNA del crculo original). 2. El
crculo rodante proporciona un medio para amplificar el replicn
original (unidad). Este mecanismo se usa para generar rDNA en
oocitos de Xenopus. Los genes para el rRNA se organizan como un
gran nmero de repeticiones continuas en el genoma. Una sola unidad
repetida del genoma se convierte en un crculo rodante. La cola
desplazada conteniendo muchas unidades es convertida a DNA dplex;
ms tarde los 2 extremos pueden ser unidos para generar un gran
crculo de rDNA amplificado. Este material por tanto consiste de un
gran nmero de repeticiones idnticas. 3. La replicacin por crculos
rodantes es comn entre los bacterifagos. Unidades de genomas pueden
ser clivadas de la cola desplazada, generando monmeros que pueden
ser empaquetados en partculas del fago o usadas para ciclos de
replicacin adicional.