La asombrosa forma de reproducción del fago lambda
El
ADN se replica comúnmente de manera semiconservadora, es decir, cada molécula
nueva tiene una mitad de material viejo y otra de material nuevo. Éste es el
caso, por ejemplo, de la Escherichia coli, cuyo proceso de replicación pasa por la típica "forma de ojo",
hasta llegar a la separación de un nuevo círculo cromosomático.
Sorprendentemente, el fago lambda se replica de manera no conservadora, ya que la gran
mayoría del material de los genomas producidos (a partir de un solo fago) es
ensamblada a partir de nucleótidos nuevos. Esta proeza se realiza mediante la
increíblemente eficiente estrategia conocida como estrategia del círculo
rodante. Adoptada la forma circular después de entrar en el cuerpo de la
bacteria que ataca, 
el genoma fágico va a
producir un complejo proteico de replicación que se ensamblará sobre un punto
del círculo de ADN llamado ORI (punto de origen). Una enzima de este complejo
producirá un piquete en la banda exterior del círculo. Uno de los nucleótidos
de esa banda, terminado en 3' quedará así separado de otro de ellos, terminado
en 5' (ver figura a la derecha). Ambos nucleótidos quedarán también
desprendidos de las respectivas bases complementarias en el círculo interior.
Comenzará entonces la replicación, a partir de ambas terminaciones sueltas de
la banda exterior; sin embargo, van a suceder cosas distintas en cada uno de
los dos extremos.
Debido a las
características de antisentido del ADN, las
polimerasas son capaces de sintetizar de manera continua solamente a partir de
la terminación 3', nunca de la terminación 5'. En este caso, dos moléculas de
polimerasa deberán hacer trabajos distintos en los dos extremos de la banda
cortada. La polimerasa que se encargue del extremo suelto 3' tendrá la tarea
más fácil, pues irá introduciendo nucleótidos nuevos sucesivamente en posición
de 5' a 3', de modo que la terminación 5' del nuevo nucleótido se una a la
terminación 3' en la banda.
Para seleccionar el
nucleótido nuevo entre las cuatro clases disponibles usará como plantilla la banda
del círculo interior, asegurando así la complementariedad con el nucleótido
expuesto de la banda interior. Esta replicación desde la terminación 3' del
piquete irá extendiendo la cadena original en forma continua, ofreciéndole una
plantilla indefinidamente extendida al trabajo de síntesis de la otra
polimerasa, en el extremo opuesto de la banda exterior. A esta segunda
polimerasa le tocará bailar con el más feo. Ante todo, deberá continuar
separando progresivamente las dos bandas (y por lo mismo haciendo
"rodar" el círculo interior) a fin de que los dos procesos de
síntesis puedan proseguir. En segundo lugar deberá ir colocando nucleótidos
nuevos complementarios sobre la banda exterior despegada del círculo, pero
tendrá que hacerlo "a contra corriente", en forma discontinua, según un
método de acción bastante más complicado conocido como síntesis de fragmentos de Okazaki(a). En su trabajo discontinuo la polimerasa debe comenzar
el ensamblaje de cada nuevo grupo de nucleótidos usando un primador
(primer, en inglés), pequeña secuencia de ARN conocida
familiarmente como "oligo", abreviación de
"oligonucleótido" (unos pocos nucleótidos). Otra enzima, una ligasa,
se encargará de remover el oligo y remendar la sutura entre las secuencias
sintetizadas separadamente.
El resultado final de este proceso será una indefinidamente larga doble hélice de ADN formada por la concatenación de muchas copias del genoma fágico, de carácter lineal, que eventualmente serán conectadas entre sí en los sitios COS adhesivos(b). Mientras tanto se habrán ido formando en el plasma bacteriano las cabezas (huecas) del fago, las cuales irán capturando exactamente un genoma cada una. Éste será seccionado de la banda continua mediante la separación de los sitios COS, con lo que cada cabeza quedará llena exactamente con 50 kilobases (un genoma lineal completo). Las colas del virus, que se habrán ido construyendo independientemente y nadarán también en el caldo celular, irán juntándose a las cabezas conforme éstas se vayan llenando. ¡Admirable proceso industrial digno de un genio humano como Henry Ford, diseñado sin embargo en forma automática, a lo largo de incontables generaciones, por el sencillo algoritmo de la selección natural(c)!
Referencias
Nota a: Sentido
y antisentido en las hebras del ADN en Apéndices
de la primera colección.
Nota b: Los organismos modelo en
La larga marcha: madurez de la segunda
colección, bloque a.
Nota c: El fundamento lógico de la
selección natural en La selección natural
de la primera colección, bloque a.
Copyright © 2001 Claudio Gutiérrez