34.6 : S-Cdk Initiates DNA Replication

En los eucariotas, la replicación del ADN tiene lugar durante la fase S del ciclo celular. El sistema de control del ciclo celular, que consiste en una red de proteínas reguladoras, gobierna la progresión del ciclo celular.

La quinasa dependiente de ciclina de la fase S, o S-Cdks, son complejos enzimáticos involucrados en el control del ciclo celular durante la fase S. Este sistema de control garantiza que cada nucleótido del genoma se copie una sola vez durante la replicación.

La replicación del ADN comienza en los orígenes de la replicación, presente en múltiples ubicaciones de los cromosomas. Antes del inicio de la replicación, los complejos multiproteicos llamados complejos de reconocimiento de origen se unen al ADN y sirven como sitios de acoplamiento para otras proteínas.

Durante la fase G1 temprana del ciclo celular, las proteínas reguladoras Cdc6 y Cdt1 se unen a las ORC y ayudan en el ensamblaje de un conjunto de proteínas llamadas proteínas MCM en complejos de anillos inactivos en el ADN adyacente, formando así grandes complejos multiproteicos llamados complejos pre-replicativos o pre-RC. Los MCM funcionan como helicasas de ADN para la replicación.

Al inicio de la fase S, las S-Cdks se activan y desencadenan la activación del origen, o el inicio de la replicación del ADN, mediante la fosforilación de proteínas iniciadoras específicas. Las proteínas iniciadoras fosforiladas promueven el reclutamiento de complejos activadores de helicasas. Estos complejos activan las helicasas de ADN y reclutan la ADN polimerasa, lo que conduce a la replicación.

Los S-Cdks no solo inician la replicación, sino que también evitan que se vuelva a replicar en el mismo origen.

Las S-Cdks fosforilan las proteínas Cdc6 y Cdt1, promoviendo su liberación de las ORCs, lo que conduce a la degradación y al desensamblaje de las pre-RCs.

Después de la replicación del ADN, cuando las helicasas se separan de la cadena de ADN, las S-Cdks fosforilan las helicasas, lo que desencadena su exportación desde el núcleo.

Este mecanismo de control del ciclo celular que involucra S-Cdks evita el reinicio de la replicación, asegurando así que la replicación del ADN ocurra solo una vez por ciclo celular.