reparación del adn y doble cadena
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REPARACIÓN DEL ADN
Existen múltiples maneras para dañar el ADN…
Agentes Físicos:
• Radiación UV solar Dimerización de pirimidinas (T·T, C·T y C·C.)
• Rayos X y gama Ionizan a las moléculas que rodean el ADNgenerando especies altamente reactivas que rompen una o ambascadenas.
Agentes Químicos
• Naturales P. Ej. Toxinas que forman aductos covalentes con el ADN
• Sintéticos Etilmetanosulfonato EMS (acetilación), Nitrosaminas(metilación)
Metilación o acetilación de las basesen los átomos (O/N) que participanen la formación de puentes de H,desestabiliza la doble hélice de DNAy hace esa zona susceptible amutación.
…. Y estos daños solamente conducen a una mutación cuando no son reparados
4
Lesiones del DNA que requieren reparación
Lesión del DNA Causa
Pérdida de una base Eliminación de purinas por ácidos y calor (en el genoma
humano, hidrólisis espontánea de 10.000 enlaces
glucosídicos/día )
Base alterada Radiaciones ionizantes, agentes alquilantes, especies
reactivas de oxígeno (ROS: O2-., HO., H2O2)
Base incorrecta Desaminación espontánea (C pasa a U y A pasa a
hipoxantina), errores en la replicación no corregidos por
exo 3’-5’)
Deleción/Inserción Agentes intercalantes (naranja de acridina, proflavina)
Dímeros de pirimidina Radiación UV
Rotura de las cadenas Radiación ionizante, agentes químicos (bleomicina)
5
oxidación hidrólisis
metilación no controlada
El tamaño de las flechas indica la frecuencia relativa de cada acontecimiento
Estas alteraciones conducen a ladespurinación o desaminación de la doble cadena de DNA
Alteraciones espontáneas que requieren reparación del DNA
Los tipos de daño que desencadenan los sistemas dereparación se pueden dividir en dos clases generales:
1) Cambios de una base
Errores en la replicación
Desaminación100 al día
8
Desaminaciónde bases
adenina hipoxantina
guanina xantina
citosina uracilo
timina
no hay desaminación
5-metil citosina timina
Fig 5-52 .- Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col.
2)Distorsiones estructurales: dímeros de pirimidinas. Otros ejemplos sonla introducción de enlaces covalentes entre bases de cadenas opuestas y laadición de aductos.
Entrecruzamiento covalente de pirimidinas adyacentes en la
misma cadena de DNA.
Generalmente son timinas.
Alquilación
Depurinación
La característica común de todos estos cambios que el segmentode la agregación dañado se mantiene en el ADN y continuacausando problemas estructurales, induce mutaciones o ambas,hasta que se retira.
Sitio apúrico (AP)
5000 al día
MECANISMOS DE REPARACION
1- Sistemas de Reparación directos a. fotorreactivacion: eliminación
de dímeros de pirimidina
Enzima encargada es la fotoliasa
• remocion del metilo en O6 de guanina (la metilacion se porduce por agentes alquilantes
Sistemas de Reparación Indirecta
Reparación por Escisión (BER , NER, MMR)
Reparación por escisión deNucleótidos (NER)
Escinucleasa (excinucleasa, hidrólisis dedos enlaces fosfodiéster) uvrABC reparadímeros de timina, otros fotoproductosy bases dañadas.
Escinucleasa (246 kDa, subunidades (A,B y C)
UvrA se une al DNA en la región dañada.
UvrB/UvrC tienen actividad deendonucleasa y corta en los ladosadyacentes de la cadena liberando unoligonucleótido
La región “vacía” es rellenada por unaDNA polimerasa I y sellada por una DNA
ligasa.
Reparación por escisión de Bases (BER)
1) Iniciado por DNA glicosilasaespecífica reconoce el daño, corta la unión glicosílica entre base y azúcar y se forma el sitio AP
2) Sitio AP reconocido por AP endonucleasa (corte 5’ de AP).
3) Fosfodiesterasa (corte 3’).
4) DNA polimerasa rellena el gap DNApol I (E.coli), DNA pol (mamíferos).
5) DNA ligasa
Reparación post- replicativa
Su principal tarea es remover bases mal aparadasy pequeños “loops” introducidos por inserciones /deleciones durante la replicaciónuna metilasa reconoce DNA recientementereplicado (dam) e intervienen las proteínas “mut”(helicasas, etc). En otros organismos pueden serotras señales.
E.coli genes mut S, L, H
Reemplaza hasta 1kbMetilación diferencial (dam, dcm)
MutS reconoce el mismatch
MutH distingue ambas cadenasCorte en GATC en la cadena no metilada
Mut L coordina actividad de Mut S y H
En eucariotas homólogos de proteínas Mut
Reparación del apareamiento MMR (mismatch repair”): )
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Reparación de roturas de doble cadena
Las roturas de doble cadena son potencialmente letales
Causas de rotura de doble hebra
• Radiaciones ionizantes
(rayos g, rayos X)
• Especies de oxígeno reactivas
• Quimioterápicos (bleomicina)
20Fig 23-32 .- Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col.
DNA-PK: Proteína quinasa
dependiente de DNA
Proteína KU: ATPasa
dependiente de DNA con
actividad helicasa
Unión de extremos no-homólogos
KU desenrrolla los
extremos del molde hasta
que regiones muy cortas
(2-6 pb) puedan aparearse
p. ej.: nucleasas; eliminan los
extremos no apareados
Se eliminan pb
21
ATM: proteína quinasa
activada por rotura de
cadena doble
Unión de extremos homólogos:
recombinación homóloga
Un filamento nucleoproteíco
busca la secuencia homóloga
de DNA doble sobre la
cromátida hermana
RAD51: conduce el
apareamiento de DNA
homólogos e invasión de
cadenas
22
23
La proteína p53 detiene el ciclo
celular si el DNA está dañado
Fig
17
-33
.-
Bio
log
ía M
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cula
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e la
Cél
ula
4ª
ed.,
Alb
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24
Fig
23
-23
.-
Bio
log
ía C
elu
lar
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ole
cula
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ª ed
., L
od
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y c
ol.
La quinasa ATM activa p53
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Enfermedades asociadas con alteraciónes en el sistema
de reparación por unión de extremos homólogos
ANEMIA DE FANCONI
Síntomas: Anomalías de desarrollo (infertilidad, deformidades esqueleto)
Anemia
Elevada predisposición a padecer leucemia mieloide
CÁNCER DE MAMA HEREDITARIO
Por deficiencia en BRCA-1 y BRCA-2
ATAXIA TELANGIECTASIA
Inestabilidad genómica, Disfuncióin del sistema inmune
Predisposición a padecer linfomas, leucemias.
Producida por alteraciones en la proteína quinasa ATM
26Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col.
8.2.1 Sitios “AP”Genéricamente se entiende por “sitio AP” un punto del genoma (ADN) que ha sufrido la pérdida espontánea de la base nitrogenada; en este caso la base se “desengancha” de la ribosa generándose un sitio (AP) “apurínico” o “apirimidínico” (según la base que se pierda). Se calcula que en una célula humana se generan al día unos 5.000 sitios AP. La polimerasa encuentra dificultades para replicar una zona donde hay un sitio AP, por lo que la alteración debería repararse antes de que la horquilla replicativa o la maquinaria transcripcional alcance esa zona.
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