análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del adn
Post on 05-Jul-2018
220 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
1/18
. . .
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHETUMAL
LIC. EN BIOLOGÍA.
Materia: Genética Molecular
Profesor: Samuel Rosado Martin
Alumna: Arriaga Piñón Zita Paulette
5° Semestre. Grupo ZB. Turno Vespertino
“Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación
del ADN”
A 14 de octubre de 2014
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
2/18
Índice
Índice Introducción
Mecanismos de replicación de ADN
Mecanismos de reparación de ADN
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
3/18
Introducción
La reproducción es una propiedad fundamental de todos los sistemas
vivos. Es un proceso que puede observarse en diferentes niveles: los organismosse duplican por medio de la reproducción sexual o asexual, las células por
división celular y el material genético por replicación del DNA (ácido
desoxirribonucleico).
La maquinaria que replica el DNA también tiene otra capacidad: la
reparación del material genético dañado. Estos son dos procesos: replicación y
reparación del DNA, de los que hablaremos en este trabajo.
Se presume que la capacidad de autorreplicación fue una de las primeras
propiedades importantes que aparecieron durante la evolución de las formas de
vida primitiva más tempranas. Sin la capacidad de propagarse, cualquier
molécula biológica primitiva estaba destinada a desaparecer. Los portadores
tempranos de la información genética fueron tal vez las moléculas de RNA
(ácido ribonucleico), capaces de autorreplicarse.
A medida que la evolución progresó y las moléculas de RNA se
reemplazaron por moléculas de DNA como material genético, el proceso de lareplicación adquirió complejidad y requirió un gran número de componentes
auxiliares. En consecuencia, a pesar de que una molécula de DNA contiene la
información para su propia duplicación, carece de la capacidad para realizar
esta actividad por sí misma. Como Richard Lewontin expresó, “la imagen
común del DNA como molécula autorreplicable se describe de mejor forma
como una carta que se autoduplica. La carta necesita una fotocopiadora; el DNA
necesita una célula”.
Mecanismos de replicación de ADN
La estructura que propusieron Watson y Crick en 1953 para el DNA
incluía un mecanismo que sugería su “autoduplicación”.
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
4/18
Las dos cadenas de la doble hélice se mantienen juntas por medio de
puentes de hidrógeno entre las bases. De manera individual, tales puentes son
débiles y pueden romperse con facilidad.
Watson y Crick supusieron que la replicación ocurría por separación
gradual de las cadenas de la doble hélice algo muy semejante a la separación de
las dos mitades de una cremallera. Como las dos cadenas son complementarias,
cada cadena contiene la información requerida para la construcción de la otra
cadena. Una vez que las cadenas se separan, cada una puede actuar como
plantilla para dirigir la síntesis de la cadena complementaria y restaurar el
estado de doble cadena.
De acuerdo con esta propuesta,
cada uno de los dúplex hijos debía
consistir en una cadena completa
heredada del dúplex parental y una
cadena completa sintetizada de nueva
cuenta. La replicación de este tipo se dice
que es semiconservadora puesto que cada
dúplex descendiente contiene una cadena
de la estructura parental. En ausencia de
información del mecanismo encargado de
la replicación, se consideraron otras dos propuestas relacionadas con este
proceso.
En la replicación conservadora las dos
cadenas originales debían permanecer juntas
(después de servir como plantillas), así como
también las dos cadenas sintetizadas denuevo. Como resultado, una de las cadenas
dúplex hijas debía contener sólo el DNA
parental, mientras que las otras dúplex hijas,
sólo el DNA resintetizado.
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
5/18
En la replicación dispersiva las
cadenas parentales deben cortarse en
fragmentos y las nuevas cadenas
sintetizarse en segmentos cortos. Porconsiguiente, los fragmentos previos y
los nuevos deben unirse para formar
cadenas completas. Como resultado, los
dúplex hijos contendrían cadenas
constituidas por DNA nuevo y antiguo.
Para decidir entre estas tres
posibilidades fue necesario distinguir las cadenas de DNA sintetizadas de nueva
cuenta a partir de las cadenas de DNA original que sirvieron como plantillas.
Esto lo llevaron a cabo en 1957 Matthew Meselson y Franklin Stahl del
California Institute of Technology en estudios que utilizaron bacterias e isótopos
de nitrógeno pesado (15N) y ligero (14N) para distinguir entre las cadenas de
DNA parentales y las resintetizadas. Estos experimentos demuestran de modo
inequívoco que la replicación tiene lugar de manera semiconservadora.
.
La replicación del ADN procarionte se inicia en una secuencia específica
del cromosoma denominada OriC. Aparte de otras enzimas, el proceso de
replicación exige la participación de una enzima (helicasa) capaz de desenrollar
el ADN y exponerlo, otra enzima (primasa) capaz de sintetizar los cebadores que
inician el proceso y una enzima o enzimas (polimerasa de ADN dependientes de
ADN) que únicamente sintetiza una copia del ADN en presencia de una
secuencia cebadora a la que añadir nucleótidos y tan sólo trabajan en dirección
5’ a 3’.
Es:
Semiconservativa.
Bidireccional.
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
6/18
Iniciando en un solo punto llamado Ori C, “O”, origen o replicón y
tiene dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación.
Replicón tienen la información genética necesaria para auto
replicarse.Semidiscontinua.
En dirección: 5'- 3‘
Ocurre en el citoplasma.
La replicación cromosómica se inicia en la membrana y cada cromosoma
hijo se ancla a una porción diferente de la misma. Los procesos de formación de
la membrana bacteriana, síntesis de peptidoglucano y división celular ser llevan
a cabo de forma coordinada.
A medida que crece la membrana bacteriana, los cromosomas hijos se
separan. Se inicia el proceso de división celular, la cual, se puede visualizar por
el comienzo de la formación del tabique que separa a las dos células hijas.
Pueden ponerse en marcha nuevos episodios de iniciación incluso antes de que
haya terminado la replicación cromosómica y la división celular.
En una horquilla de replicación una de las hélices se sintetiza de forma
continua hélice conductora o líder, mientras que la otra hélice se sintetiza demanera discontinua en fragmentos cortos (de Okasaki), lo que se conoce como
hélice retardada o retrasada.
En el proceso de replicación participan varias proteínas como “ADN
polimerasa”, “ARN polimerasa”, “Helicasa”, “Topoisomerasa”, “Ligasa”,
“Primasas” y la proteína SSB:
La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma
continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada.
La helicasa rompe los puentes de hidrogeno de la doble hélice
permitiendo el avance de la horquilla de replicación.
El ADN Ligasa une los fragmentos de Okazaki.
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
7/18
La ADN girasa (Topoisomerasa) impide que el ADN se enrede debido al
superenrrollamineto producido por la separación de la doble hélice.
La Primasa sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la
cadena complementaria a la cadena rezagada, junto con la helicasa forma la
Primosoma.
Las proteínas SSB se unen la hebra discontinua de ADN, impidiendo que
esta se una consigo misma.
.
La replicación viral es una serie de procedimientos mediante los
cuales se lleva a cabo la multiplicación de las partículas virales en el interior de
una célula hospedadora.
La replicación del ADN viral es generalmente semiconservativa, es decir
cada cadena del ADN parental se conserva y por apareamiento con las bases
complementarias se duplica, produciéndose como resultado final dos moléculas
de ADN, cada una de las cuales está formada por una cadena de ADN parental y
una nueva cadena sintetizada.
A diferencia de lo que sucede con el ADN, la replicación del ARN es un
fenómeno único de los virus ya que la maquinaria genética de la célula se basa
exclusivamente en el uso del ADN como ADN-ADN o ADN-ARN. Por lo tanto,
para la duplicación de su genoma, así como acontecía para la síntesis de sus
ARNm, los virus ARN deben necesariamente aportar la enzima ARN polimerasa
ARN dependiente.
La expresión genética se divide en fases temprana y tardía. La replicación
del ADN del SV40/polioma ocurre en el núcleo. Los antígenos T grandes son
necesarios para la replicación del ADN. Se unen a los orígenes de replicación.
Es:
Semiconservativa.
Bidireccional
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
8/18
Hay dos horquillas de replicación por cada genoma circular de
AND.
Continua.
En dirección: 5'- 3‘Ocurre en el núcleo de la célula hospedera en el caso de ADN y en
el caso de ARN se sintetizan en el citoplasma.
El ADN se replica por un mecanismo de dislocación de las hebras.
Requiere como cebador una proteína, codificada por el virus, y otra proteína
también codificada por el virus que actúa con DNA polimerasa. La replicación
de l a molécula lineal y bicatenaria de DNA (como adenovirus) puede iniciarse
en cualquiera de los dos extremos simultáneamente.
En los virus de ARN de cadena positiva, el virión (genoma) tiene el
mismo sentido que un ARNm y por tanto funciona como tal. Este ARNm puede
ser traducido inmediatamente luego de la infección de la célula huésped,
mientras que en el caso del ARN de cadena negativa el virión tiene sentido
negativo (complementario al ARNm) y debe de ser, por tanto, copiado en un
ARNm de sentido positivo complementario antes de que las proteínas puedan
ser sintetizadas.
.
Es similar a la de los procariontes, pero tiene algunas diferencias
importantes. Es:
Semiconservativa.
Bidireccional.
Existe una hebra conductora y una hebra retrasada con
fragmentos de Okazaki.
Se inicia en ORI (puede haber unos 100 o más orígenes a la vez).
Replicón tienen la información genética necesaria para auto
replicarse.
Semidiscontinua.
En dirección: 5'- 3‘
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
9/18
Ocurre en el nucleo.
El proceso es mucho mejor regulado y más complejo por estar
estrictamente adecuado al ciclo celular. Las polimerasas son más complejas y
además la polimerasa de la hebra continua es diferente a la de la hebra
discontinua. De la hebra continua se encarga la polimerasa δ y de la
discontinua, la α. Las helicasas difieren en estructura, las primasas se
encuentran adosadas a la ADN-pol α. El resto del proceso es muy parecido. El
RNA cebador es retirado por el complejo de reparación de la célula. Se requiere
un complejo especial, la Telomerasa, para replicar los extremos finales de los
cromosomas.
En los eucariotas, el DNA se encuentra bloqueado por histonas y otras
proteínas nucleares (formando cromatina) y por lo tanto es imposible que pueda
ser replicado sin mecanismos especiales de regulación, por lo tanto, para que la
replicación pueda iniciar, la cromatina debe ser primero re-estructurada.
Pol α, inicia la síntesis (también llamada Primasa): Una subunidad
pequeña (Pri S) funciona como Primasa (sintetiza el RNA cebador), la
subunidad mayor, con la actividad de polimerasa de la Pol α, alarga el cebador
utilizando desoxinucleótidos trifosfatos. Después de agregar unos 20nucleótidos se separa y el resto del alargamiento es realizado por la Pol ε (en la
hebra conductora) y por la Pol δ (en la hebra retrasada).
Pol β, función de reparación: Está implicada en la reparación del DNA, en
la supresión de bases y en el rellenado de espacios dejados en la hebra
retrasada.
Pol γ, replicación del genoma mitocondrial: Replica y repara el DNA
mitocondrial.
Pol δ, elongación: Altamente procesiva y con actividad de exonucleasa
3'→5' para corregir errores. Es la polimerasa que se encarga, probablemente, de
la replicación de la hebra retrasada.
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
10/18
Pol ε: Altamente procesiva y con actividad de exonucleasa 3’→5’ para
corregir errores. Es la polimerasa que se encarga, probablemente, de la
replicación de la hebra conductora.
El desenrollamiento del DNA se inicia en el DUE (DNA-unwinding
element), y una vez producido, la síntesis de DNA puede iniciarse en cada una
de las hebras de DNA resultantes.
Los orígenes de replicación son los puntos fijos, situados en la doble
hélice de DNA, a partir de los cuales se lleva cabo la replicación, que avanza de
forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla. En organismos
eucarióticos, la replicación del DNA se inicia en múltiples orígenes a la vez (hay
uno cada 20 kb aproximadamente), es decir, hay multitud de replicones.
Los organismos eucariotas poseen cromosomas lineales en los cuales se
presenta el problema de su acortamiento durante la replicación debido a que al
eliminar el cebador de los fragmentos de Okazaki del extremo 5' de la cadena
retardada del telómero del nuevo cromosoma lineal se produce un hueco que no
puede ser rellenado por acción de la DNA polimerasa, puesto que solo
funcionan en dirección 5' - 3' y necesitan un extremo 3'–OH, y en el final del
cromosoma no hay espacio para regenerar el RNA cebador necesario para donarel extremo 3'–OH y completar la síntesis del último fragmento de Okazaki.
De esta manera, en las células somáticas ya maduras se acortan los
telómeros a razón de 100 a 150 nucleótidos en cada proceso replicativo.
La telomerasa (TERT) es una transcriptasa reversa que sintetiza DNA a
partir de un molde de RNA. Se trata de una ribonucleoproteina que, en el ser
humano, contiene en su molécula la secuencia AAUUCCC capaz de crear e
insertar los fragmentos TTAAGGG que se pierden en cada división.
Mecanismos de reparación de ADN
Los procesos de reparación del ADN constituyen mecanismos esenciales
para el mantenimiento de la integridad genómica. En patologías con fenotipos
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
11/18
variados, asociados particularmente con inestabilidad genómica, se han
identificado alteraciones en genes vinculados directa o indirectamente con
alguno de los mecanismos de reparación.
La vida en la Tierra está sujeta a múltiples fuerzas destructivas que se
originan en el interior y el ambiente externo de un organismo. De todas las
moléculas en una célula, el DNA está colocado en la posición más precaria. Por
un lado, es esencial que la información genética permanezca de manera
primordial sin cambio conforme ésta pasa de una célula a la siguiente y de un
individuo a otro. Por otra parte, el DNA es una de las moléculas celulares más
susceptible al daño ambiental. Cuando se afecta por radiación ionizante, el
esqueleto de la molécula de DNA sufre con frecuencia roturas; cuando se expone
a diversos reactivos químicos, algunos de los cuales se generan por el
metabolismo de la célula misma, las bases de una molécula de DNA pueden
alterarse de manera estructural; cuando se someten a radiación de tipo
ultravioleta, las pirimidinas adyacentes en las cadenas de DNA tienden a
interactuar entre sí para formar complejos covalentes y crear un dímero. De
igual forma, la absorción de energía térmica producida por el metabolismo es
suficiente para eliminar las bases de adenina y guanina de su unión a los
azúcares en el esqueleto de DNA.
La magnitud de estas alteraciones espontáneas, o lesiones, puede
reconocerse si se considera que cada célula de un mamífero de sangre caliente
pierde alrededor de 10 000 bases por día. La falla para reparar estas lesiones
produce anomalías permanentes, o mutaciones, en el DNA. Si la mutación tiene
lugar en una célula destinada a ser un gameto, la alteración genética puede
pasar de una generación a la próxima. Las mutaciones también tienen efectos en
las células somáticas (p. ej., células que no pertenecen a la línea germinal):
pueden interferir con la transcripción y la replicación, lo que causa la
transformación maligna de una célula o acelera el proceso por medio del cual un
organismo envejece.
Al considerar las consecuencias potencialmente lesivas de las alteraciones
en las moléculas del DNA y la elevada frecuencia con que suceden, es esencial
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
12/18
que las células posean mecanismos para reparar el DNA dañado. De hecho, las
células tienen una amplia variedad de sistemas de reparación que corrigen casi
cualquier tipo de daño al cual una molécula de DNA es vulnerable.
Se ha estimado que menos de un cambio de base en miles escapa a los
sistemas de reparación en una célula. La existencia de estos sistemas provee un
excelente ejemplo de los mecanismos moleculares que mantienen la
homeostasis celular. La importancia de la reparación del DNA puede
reconocerse al examinar las consecuencias que tiene en los seres humanos el
resultado de las deficiencias en la reparación del DNA
La conducta de la célula frente al daño genómico comprende una etapa
inicial de reconocimiento del sitio afectado, seguida de la puesta en marcha de
una respuesta apropiada: reparación del ADN o muerte celular. La severidad de
la injuria en el ADN y el momento del ciclo celular en el cual ésta tiene lugar
puede inducir una estrategia de reparación que priorice la sobrevida aun a
expensas de incurrir en un cambio genético, por lo que la ocurrencia de
mutaciones y rearreglos cromosómicos no debe ser interpretada como una
simple respuesta pasiva frente al daño.
Tanto las células procariotas como las eucariotas poseen una variedad deproteínas que recorren extensos tramos de DNA y buscan alteraciones químicas
o distorsiones sutiles del DNA dúplex. En algunos casos, el daño puede
repararse de modo directo. Por ejemplo, los seres humanos tienen enzimas que
pueden reparar de forma inmediata el daño producido por agentes alquilantes
capaces de causar cáncer. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de reparación
requiere que la sección dañada del DNA se elimine, esto es, se remueva de
manera selectiva. Una de las grandes virtudes del DNA dúplex es que cada
cadena contiene la información necesaria para la construcción de sucontraparte. En consecuencia, si uno o más nucleótidos se eliminan de una
cadena, la cadena complementaria puede servir como plantilla para la
reconstrucción del dúplex. La reparación del daño del DNA en células eucariotas
es complicada por la inaccesibilidad relativa del DNA dentro de las fibras de
cromatina plegadas del núcleo. Como en el caso de la transcripción, la
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
13/18
reparación del DNA requiere de máquinas que remodelan la cromatina, como
enzimas modificadoras de histonas y complejos remodeladores de nucleosomas.
Es aquella en la que actúan enzimas que revierten directamente el daño
la lesión.
Reparan:
Nick (ruptura de unión fosfodiester en una cadena) por medio de
ADN ligasas.
Daños por alquilación: Enzimas específicas que eliminan el grupo
alquilo. Por ejemplo “Ada” en E. coli remueve grupos alquilo de
posición 4 y 6 de T y G. También MGMT (humana) remueve grupo
alquilo de posición 6 de guanina.
Dímeros de timina por fotorreactivación, por la fotoliasa en E. coli .
Por ejemplo la reparación de
dímero de timina producidos por luz
ultravioleta entre los 200-300 nm,
mediante la enzima fotoliasa. La
fotoliasa reconoce la distorsión en el
DNA causada por el dímero, dos
timinas adyacentes en una misma
banda de DNA unidas covalentemente
por un anillo de tipo ciclobutano, que
detienen la maquinaria de replicación y
la transcripción. La luz ultravioleta
(200-500 nm) activa dicha enzima,
encausando así la rotura del anillo
ciclobutano y a continuación se libera.
La mayor parte de los dímeros de timina se reparan por mecanismos de
escisión, que inducen la eliminación de las zonas donde se encuentran. Además
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
14/18
de los dímeros de timina, algunas bases modificadas se reparan por este
mecanismo.
Por ejemplo O6 metil guanina se repara por una metiltransferasa que
elimina el metilo, que se transfiere al enzima quedando inactivada.
( )
El proceso lo inicia una DNA
glucosilasa que reconoce la alteración y
remueve la base por medio del corte delenlace glucosídico que une la base al azúcar
de desoxirribosa. Se han identificado
diferentes glucosilasas de DNA, cada una de
ellas más o menos específica para un tipo en
particular de base alterada, incluidos el
uracilo (formado por la remoción hidrolítica
del grupo amino de la citosina), la 8-
oxoguanina (secundaria al daño de radicaleslibres del oxígeno) y la 3-metiladenina
(generada por la transferencia de un grupo
metilo de un donador de metilo).
Los estudios estructurales de la DNA
glucosilasa que retira la 8-oxoguanina
(oxoG) mutágena indican que esta enzima
difunde con rapidez por el DNA e
“inspecciona” cada uno de los pares de bases
G-C en el DNA dúplex. Luego la enzima pasó
por un par de bases oxoG-C. Cuando esto
ocurre, la enzima inserta una cadena lateral
de aminoácido específica en la hélice de
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
15/18
DNA, lo que hace que el nucleótido rote (“se voltee”) 180 grados fuera de la
hélice de DNA y quede dentro del cuerpo de la enzima.
Si en realidad el nucleótido contiene una oxoG, la base se ajusta en el
sitio activo de la enzima y se divide de su azúcar relacionado. En cambio, si la
base extruida es una guanina normal, que sólo difiere en estructura de la oxoG
por dos átomos, es incapaz de embonar en el sitio activo de la enzima y es
devuelta a su posición apropiada dentro de la pila de bases. Una vez que la
purina o pirimidina alteradas se eliminan, el remanente “decapitado” de la
desoxirribosa de fosfato en el sitio se suprime por la acción combinada de una
endonucleasa especializada (AP) y una DNA polimerasa. La AP corta el
esqueleto de DNA la actividad de fosfodiesterasa de la polimerasa β elimina el
azúcar-fosfato remanente que estaba unido a la base eliminada. La polimerasa β
ocupa entonces el espacio al insertar un nucleótido complementario a la cadena
no dañada y la cadena se liga por medio de una DNA ligasa III.
( )
La reparación de la escisión nucleotídica (NER, nucleotide excision
repair) opera por un mecanismo de corte y pegado que elimina diversas lesiones
voluminosas, incluidos los dímeros de pirimidina y los nucleótidos en los cualesdistintos grupos químicos se unen.
Se conocen dos vías de NER:
1. Una vía acoplada a la transcripción en la cual las cadenas de DNA
plantilla de los genes que se transcriben de forma activa se reparan de manera
preferencial. La reparación de una cadena plantilla ocurre al parecer a medida
que el DNA se transcribe y la presencia de la lesión puede señalarla una RNA
polimerasa atorada. Esta vía de reparación preferencial garantiza que estosgenes de gran importancia para la célula, que son los genes que la célula
transcribe de manera activa, reciban la prioridad más alta en la “lista de
reparación”.
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
16/18
2. Un mecanismo lento y menos eficiente es la vía genómica global que
corrige las cadenas de DNA en el resto
del genoma.
A pesar de que el reconocimiento
de la lesión lo realizan quizá diferentes
proteínas en las dos vías de NER, los
pasos que suceden durante la reparación
de la lesión son muy similares.
Un componente clave de la
maquinaria de reparación NER es el
factor TFIIH, una gran proteína que
también participa en el inicio de la
transcripción. El descubrimiento de la
participación de TFIIH estableció un
nexo crucial entre la transcripción y la
reparación del DNA, dos procesos que ya
se asumían independientes el uno del
otro. Incluidas dentro de las diferentes
subunidades de TFIIH están dos
subunidades (XPB y XPD) que poseen actividad de helicasa; estas enzimas
separan las dos cadenas del dúplex en la preparación para la eliminación de las
lesiones. Un par de endonucleasas corta entonces la cadena dañada en ambos
lados de la lesión y el segmento de DNA se elimina. Una vez suprimido, el
espacio se reocupa por medio de una DNA polimerasa y la cadena se liga por
medio de una DNA ligasa.
( )
Un apareamiento erróneo de pares de bases causa una distorsión en la
geometría de la doble hélice que puede reconocer una enzima de reparación.
Para reparar el problema del apareamiento erróneo luego que la DNA
polimerasa pasa por el sitio, es indispensable que el sistema de reparación
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
17/18
pueda distinguir la cadena recién sintetizada que contiene nucleótido incorrecto
de la cadena progenitora que posee el nucleótido correcto. En E. coli , las dos
cadenas se distinguen por la presencia de residuos de adenosina metilados en la
cadena parental. Parece que el sistema MMR de los eucariotas no utiliza lametilación de DNA y aún no se conoce el mecanismo de identificación de la
cadena recién sintetizada.
Comienza con el reconocimiento de la lesion en el ADN de un complejo
proteico llamado MutS. Despues se une el Mult al MutS y reconoce la base que
es nueva, para eliminar la incorrecta y no la correcta.
Se elimina los daños con una exonucleasa que corta y elimina el
fragmento de ADN dañado. Se coloca los nucleótidos correctos con el ADN
polimerasa б. Luego se une la hebra con la ADN ligasa.
Daños no reparados bloquean la
replicación.
Los sistemas de tolerancia
permiten pasar sobre el daño de DNA
durante la replicación (bypass) con el
costo de introducir mutaciones.
DNA Polimerasas en otros organismos.
Enzimas que hacen uso de la información provista en la cadena
complementaria por lo que la replicación esta libre de errores.
Los rayos X, los rayos gamma y las partículas liberadas por los átomos
radiactivos se describen como radiación ionizante porque generan iones que
atraviesan la materia. Millones de rayos gamma pasan a través del cuerpo cada
-
8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN
18/18
minuto. Cuando estas formas de radiación colisionan con una molécula frágil,
como el DNA, provocan a menudo roturas en ambas cadenas de la doble hélice.
Las roturas de la doble cadena
(DSB) también pueden deberse a ciertos
químicos, incluidos los utilizados en la
quimioterapia del cáncer y radicales
libres generados por el metabolismo
normal de la célula. Las DSB también se
inducen durante el daño al DNA en la
replicación. Una sola rotura de la doble
cadena puede causar anomalías
cromosómicas serias y, al final, letales
para las células. Las DSB pueden
repararse por medio de diferentes vías alternas. La vía principal en las células de
mamíferos se llama unión de extremos no homólogos (NHEJ), en la cual un
complejo de proteínas se une a los extremos rotos del DNA dúplex y cataliza una
serie de reacciones que de nueva cuenta unen las cadenas rotas. Los pasos que
suceden durante la NHEJ, en un modelo simplificado, inician con la acción de
una proteína heterodimérica en forma de anillo llamada Ku detecta la lesión y se
une a los extremos rotos del DNA. La proteína Ku unida al DNA recluta a otra
proteína, denominada DNA-PKcs, la cual es la subunidad catalítica de una
cinasa dependiente de DNA. La mayoría de los sustratos fosforilados por esta
cinasa de proteína se desconocen. Estas proteínas mantienen juntos los
extremos del DNA roto en una forma tal, que es posible que los una la DNA
ligasa IV para regenerar un DNA dúplex intacto. La vía NHEJ también podría
incluir las actividades de otras nucleasas y polimerasas.
Otra vía de reparación DSB incluye la recombinación genética y es
considerablemente más compleja. Los defectos en ambas vías de reparación se
han vinculado con un incremento de la susceptibilidad al cáncer.
top related