¿El ADN que es circular o lineal afecta directamente la velocidad de replicación del ADN?

Pongamos que tenemos dos moléculas de ADN de igual longitud , una perteneciente a una procariota y la otra a una eucariota. Se sabe que la replicación del ADN eucariótico es más rápida en este caso. Una razón clara de esto es que el ADN lineal tiene múltiples orígenes de replicación, mientras que el ADN circular solo tiene uno.

Ahora volvamos a la verdadera pregunta: ¿Importa para la tasa de replicación si el ADN es circular o lineal? ¿Contribuye a que la replicación del ADN eucariótico sea más rápida en nuestro caso concreto ?

Una cosa que encontré en una revisión anterior de este artículo de Wikipedia es como tal:

Una de las razones por las que muchos organismos han evolucionado hasta tener cromosomas lineales se debe al tamaño de su genoma. Los cromosomas lineales facilitan la transcripción y replicación de genomas grandes. Si un organismo tuviera un genoma muy grande dispuesto en un cromosoma circular, tendría problemas potenciales al desenrollarse debido a la tensión torsional.

Lo que deduzco de esto es que la tasa de replicación no se ve afectada directamente. Está más estrechamente relacionado con evitar otros problemas que surgen de que las moléculas de ADN eucariotas sean típicamente más largas que las procariotas. Pero en nuestro caso, en el que declaramos que ambos ADN tienen la misma longitud, asumo que circular frente a lineal no tiene relación con la tasa de replicación del ADN.

Entonces, ¿estoy en lo correcto en mis suposiciones?

Editar en respuesta a la respuesta a continuación:

Se sabe que la replicación del ADN eucariota es más rápida en este caso (donde las moléculas de ADN tienen la misma longitud) porque los eucariotas tienen cromosomas lineales mientras que los procariotas tienen cromosomas circulares.

Si tiene sentido formar una oración como esta, presentando la linealidad como la causa, entonces es suficiente para satisfacer mi definición de directamente afectado en este caso. Por ejemplo, es fácil hacer esta afirmación si presenta el número de orígenes de replicación como la causa. Miré el libro de texto que mencionaste y, de hecho, la cantidad de orígenes de replicación se menciona de esta manera.

Conclusión:

Seguí adelante y leí un poco más en ese libro de texto. Lo que entendí es: un cromosoma lineal eucariótico tiene múltiples orígenes de replicación en lugar de uno solo para compensar su tamaño mucho mayor. Entonces, si bien la forma puede ser un factor (posiblemente, no ciertamente), la razón principal y "directa" es la diferencia de tamaño, no la forma.

La entrada actual de Wikipedia ha modificado esto a "En un organismo con un genoma muy grande, los cromosomas circulares podrían causar problemas relacionados con la tensión torsional. [cita requerida]". El lenguaje mucho más cauteloso presumiblemente refleja la falta de citas en apoyo del efecto postulado de tensión torsional. Ingenuamente, me imagino menos tensión torsional en un cromosoma circular más grande, pero en cualquier caso, no se presenta evidencia de que la tensión torsional sea realmente relevante.
@David Sí, estoy de acuerdo en que definitivamente no es una afirmación muy creíble tal como está actualmente. Pero aún así no importa directamente para la pregunta real, ya que solo era una idea (algo sin fundamento) de por qué la circularidad/linealidad podría no tener un impacto directo en la velocidad de replicación.
A ver si encuentro algo al respecto cuando tenga un momento. Como sabrá, muchos genomas de ADN circulares cerrados se replican mediante el método del círculo rodante, que en sí mismo puede tener características diferentes al método de replicación estándar.
@David Gracias. Supongo que si también consideramos el método de replicación, eso podría complicar aún más llegar a una respuesta. Parece que esta pregunta requiere generalizar y descuidar un poco para llegar a una respuesta.

Respuestas (1)

No estoy seguro si entiendo bien lo que quiere decir directamente afectado .

Enumeraré algunas posibilidades a continuación (como referencia, puede ver cualquier libro de texto de genética, yo uso Genetics: A conceptual approach by Pierce, pero supongo que cualquier libro de texto servirá).

  1. Las polimerasas porcarióticas (que generalmente procesan ADN circular) tienen una velocidad de nucleótidos por segundo más alta que las polimerasas eucariotas (que procesan ADN lineal). ¿Significa esto que la forma afecta directamente a la velocidad? En este caso diría que no. Es solo una diferencia entre las polimerasas procariotas y eucariotas. Algunos procariotas tienen cromosomas lineales y su polimerasa seguirá siendo más rápida que las polimerasas eucariotas.

  2. Un cromosoma procariótico tiene solo un origen de replicación, mientras que un cromosoma eucariótico tiene varios de ellos, por lo que los eucariotas se paralelizan incluso en un solo cromosoma. ¿Significa esto que la forma afecta directamente a la velocidad? En este caso, diría que sí. Por efectos estéricos, la forma del cromosoma tiene que ver con la capacidad de tener varios orígenes de replicaciones, incluso si las longitudes son las mismas. Editar : después del comentario de Ved , me di cuenta de que esto tampoco es necesariamente cierto. No todos los cromosomas circulares tienen un único origen de replicación; Las arqueas tienen cromosomas circulares con más de un origen de replicación.

  3. Los cromosomas lineales son más fáciles de desenrollar. ¿Significa esto que la forma afecta directamente a la velocidad? Yo diría que sí para cromosomas grandes y no para cromosomas pequeños. Editar : después del comentario de David , me di cuenta de que no estoy realmente seguro de que los cromosomas lineales sean más fáciles de desenrollar. Una entrada de Wikipedia afirma esto, pero eché un vistazo al documento al que hacían referencia y no encontré ninguna declaración real al respecto.

Es importante destacar que si las moléculas de ADN que compara son una procariota y una eucariota y son muy cortas, apostaría mis 5 dólares a que la procariota (circular) es más rápida, porque en ausencia de toda la paralelización, las ADN polimerasas eucariotas son más lentas que las procariotas . .

¿Podría proporcionar una referencia o un argumento mecánico detallado que respalde su afirmación de que los cromosomas lineales son más fáciles de desenrollar? Este parecería ser el quid de la cuestión. Lo que dices y lo que apostarías no es el punto. La entrada de Wikipedia reconoce la falta de apoyo para este tipo de afirmación. Proporciónelo si desea que su respuesta se considere seriamente.
En realidad, después de tu comentario me di cuenta de que no, no tengo una referencia. Revisé el documento al que hace referencia Wikipedia, pero en realidad no pude encontrar una declaración que respaldara mi afirmación (que originalmente tomé de la pregunta OP, que también hacía referencia a wikipedia). Es posible que haya perdido algún pasaje importante en el artículo, pero por el momento diría que no respalda la afirmación. Gracias por señalar esto, edité mi respuesta en consecuencia.
Bueno, en ese caso, ¿podría proporcionar una referencia para los efectos estéricos que afectan la cantidad de orígenes de replicación? Miré dos libros de texto pero no pude encontrar nada relevante.
Mientras buscaba una referencia para respaldar los efectos estéricos que afectan la cantidad de orígenes de replicación, descubrí que las arqueas tienen cromosomas circulares y más de un origen de replicación. Edité mi respuesta para incorporar esto.
Si bien es posible que la pregunta no haya obtenido una respuesta definitiva (podría ser imposible de todos modos), creo que los hallazgos aquí son una indicación suficiente para llegar al menos a alguna conclusión: no es posible generalizar y decir que la forma del ADN ciertamente tendrá un efecto en la tasa de replicación. El número de orígenes de replicación, por otro lado, parece casi siempre tener un efecto directo sobre la tasa. Voy a marcar esto como la respuesta, gracias.
Estoy de acuerdo en que puede ser imposible generalizar. Pero quiero señalarle este documento que acabo de encontrar: ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6056714 . Eche un vistazo a la sección "ADNmt de separación". Se ocupa de los problemas estructurales con el mtDNA circular y también hace referencia a algunos trabajos sobre procariotas. Tal vez no responda a su pregunta, pero puede ser útil para obtener información.