Horquilla de replicación

Qué es la horquilla de replicación

Cada vez que una célula se prepara para dividirse copia entero su material genético. Para lograrlo, la doble hélice del ácido desoxirribonucleico tiene que abrirse, ya que las bases que guardan la información quedan por dentro, enfrentadas una contra otra. La horquilla de replicación es ese punto de apertura: la Y que aparece donde el ADN de doble cadena, aún sin copiar, se desdobla en dos hebras sencillas que van a servir de molde. El nombre procede de su silueta, la de una horquilla de dos púas. Conforme la copia progresa, la horquilla se desplaza a lo largo de la molécula.

La maquinaria que trabaja en la horquilla

La apertura no es espontánea. Una enzima, la helicasa, rompe los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las dos hebras y las aparta. Tras ella, la topoisomerasa alivia la tensión de torsión que provoca el desenrollado (algo parecido al retorcimiento que se acumula al abrir una cuerda de dos cabos). Unas proteínas que se pegan a la cadena simple recubren las hebras ya abiertas para evitar que se vuelvan a emparejar antes de tiempo. Solo entonces la ADN polimerasa puede leer cada molde y añadir, uno tras otro, los nucleótidos complementarios.

Dos hebras, dos ritmos

Lo que hace peculiar a la horquilla es que sus dos hebras no se copian igual. La ADN polimerasa solo sabe añadir nucleótidos en un sentido, de 5' a 3'. En una de las hebras ese sentido coincide con el avance de la horquilla, así que la copia progresa de un tirón: es la hebra conductora. La otra queda orientada al revés. Sobre ella la síntesis avanza a contracorriente, en tramos cortos que se fabrican por separado y luego se empalman. Esos tramos son los fragmentos de Okazaki, y la hebra que forman se llama rezagada porque tarda más en quedar lista. La ADN ligasa se ocupa de coser los fragmentos en una cadena continua.

Al terminar, cada nueva doble hélice conserva una hebra antigua y otra recién sintetizada. Esa mezcla, la replicación semiconservativa, ya la habían anticipado Watson y Crick al proponer la estructura del ADN, y la confirmaron en 1958 los experimentos de Meselson y Stahl.

Una horquilla o muchas

Una bacteria, con su cromosoma circular, abre la replicación en un único origen y genera desde él dos horquillas que avanzan en direcciones opuestas. Un genoma humano es demasiado grande para copiarse así en un tiempo razonable: arranca a la vez en miles de orígenes, con miles de horquillas trabajando en paralelo.

Preguntas frecuentes

¿Por qué tiene forma de Y?

Porque en ese punto coexisten tres tramos: el ADN de doble cadena todavía sin abrir, que forma el mango, y las dos hebras sencillas ya separadas, que forman las púas. Dibujado, el conjunto recuerda a una horquilla.

¿Se copian las dos hebras a la vez?

Sí, aunque no del mismo modo. Una se sintetiza de forma continua y la otra a trozos, por la manera en que la ADN polimerasa recorre cada molde.

¿Qué son los fragmentos de Okazaki?

Los segmentos cortos con los que se construye la hebra rezagada. Llevan el nombre de Reiji y Tsuneko Okazaki, el matrimonio de científicos japoneses que los describió en los años sesenta. Cada fragmento se fabrica por separado y después se une a los contiguos.

¿Es lo mismo la horquilla que la replicación del ADN?

No exactamente. La replicación es el proceso completo de copiado; la horquilla es el lugar concreto donde ese copiado ocurre. En una sola ronda de replicación puede haber muchas horquillas activas a la vez.

Referencias

1. MedlinePlus en español. ¿Qué es el ADN? Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. medlineplus.gov/spanish/genetica.
2. National Human Genome Research Institute. Talking Glossary of Genomic Terms: Replication Fork. genome.gov.
3. National Human Genome Research Institute. Talking Glossary of Genomic Terms: DNA Replication. genome.gov.
4. Encyclopaedia Britannica. DNA replication. britannica.com.