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Reparación y Recombinación de DNA
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Metabolismo
celular
Exposición
Luz UV
Radiación
ionizante
Exposición
Química
Errores en
replicación
Activación
Punto de control
Ciclo celular
Activación
Programa
transcripcional
Reparación de DNA:
Reversión directa
Escisión de base
Escisión de nucleótido
Reparación de error
Reparación por
Recombinación homóloga
Apoptosis
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MUTACIONES EN EL DNA
Mutaciones espontáneas (105 – 108) Mutaciones inducidas (por mutágenos)
Mutaciones puntuales
Mutaciones “indel”: Adiciones o deleciones de base
Substitución de base:
transición (AG; GA) transversión (CG; CA; TG; TA)
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Repercusión a nivel de proteína
Mutación sinónima
Mutación de error
Mutación sin sentido
Mutación de marco
Conservativa No conservativa
S U B S T I T U C I O N
I N D E L
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Alteraciones en el DNA
Depurinaciones por ácido, calor, glicosilasas Alquilación, radiación ionizante, radicales libres Agentes intercalantes, radiación UV
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Depurinación y desaminación de citosina
100 al día
5000 al día
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Otras Desaminaciones
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Citocinas metiladas al desaminarse producen timina
C - G T - A
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Bases alteradas sufren Depurinación
Introduction to Genetic Analysis Anthony Griffiths, VIII Ed.
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Etil Metano Sulfonato: Mutágeno Agente alquilante Transición de base
Mutágenos
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Dímeros de timina
Exposición a radiaciones ultravioleta
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MECANISMOS DE REPARACION
1- Fotoreactivación (ruptura de los dímeros de pirimidinas mediante luz visible).
2- Escisión + reparación
* Reparación de nucleotidos: necesita la otra hebra como templado
* Reparación de bases modificadas: (sitiosAP, alquilación o metilación)
3- Reparación post- replicativa
* Reparación de errores de apareamiento “mismatch”
* Reparación por recombinacion
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Acción de la fotoliasa (fotoreactivación)
Reversión directa dímeros de pirimidinas Solo se activa por luz visible
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Mecanismos de reparación de DNA en bacterias
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Reparación por escisión de base
BER
Las DNA glicosilasas reconocen bases dañadas
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Reparación por excisión de nucleótido
uvrABC: excinucleasa
NER
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Reparación por excisión de nucleótidos en bacterias y en humanos
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BER NER
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Enfermedades humanas asociadas a problemas en
los mecanismos de reparación
Reparación del ADN
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Recombinación sitio-específica
Recombinación
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Recombinación homóloga
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1. Corte en cada dúplex de DNA
2. Intercambio de cadenas rotas entre
dúplexes
3. Movimiento del punto de
entrecruzamiento en el heterodúplex
4. Sellado de los cortes iniciales
5. Segundo corte en los dúplexes:
A) Sobre la misma cadena del
primer corte: (NO recombinantes)
B) Sobre la cadena contraria al
primer corte: (recombinantes
recíprocos)
Recombinación homóloga: Modelo Holliday
La recombinación puede involucrar
la formación de heterodúplex o de
recombinantes
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MODELO HOLLIDAY
RESOLUCION
1 2 3 4
1
2
4 3
H V
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1. Corte endonucleolítico
2. Generación de DNA de cadena sencilla
3. Invasión de la cadena sencilla a la región homóloga de la otra doble hélice
4. Formación de estructura D y desplazamiento por síntesis nueva de DNA
5. Migración recíproca y doble entrecruzamiento
Recombinación homóloga: Modelo doble corte
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RecBCD (bacteria): helicasa (BC) y nucleasa (D) que forman el sustrato para RecA
sitio chi 5´GCTGGTGG3´
3´CGACCACC5´
1. La nucleasa RecBCD se une aleatoriamente al DNA donador y produce un corte endonucleotídico.
2. RecBCD se va moviendo por la doble hélice hasta encontrar una secuencia característica denominada “chi” que es un “punto recombinativo”.
3. RecBCD corta 4-6 bases a la derecha (lado 3') de la cadena superior, y la subunidad D (nucleasa) se desprende, mientras que BC continua como helicasa desenrollando la cadena cortada, formando DNA de cadena sencilla con su extremo 3’OH libre.
Recombinación homóloga en bacteria
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Rec A
La zona de cadena sencilla desplazada del ADN donador es recubierta por subunidades de la proteína RecA (un monómero de RecA por cada 5-10 bases). De este modo, esa cadena sencilla adopta una configuración helicoidal extendida.
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Rec A
RecA unida al DNA de cadena sencilla facilita el encuentro de éste con la región homóloga de la otra doble hélice (receptor), y promueve la formación de una triple hélice. Mediante hidrólisis de ATP, RecA facilita que la cadena del donador desplace a la cadena homóloga del receptor, y por lo tanto se empareje con la complementaria de ese receptor. En este proceso, la porción de cadena del receptor homóloga del donador se ve desplazada, originándose la llamada “estructura en D”.
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Ruv A se une a las cuatro hebras
del intermediario de Holliday
Ruv B es hexámero con
actividad de ATPasa que sirve de
motor para su movimiento. El
consumo de ATP permite girar a
la molécula
Ruv C es una endonucleasa
que resuelve los intermediarios
de Holliday
En eucariontes no se han encontrado
homólogos para las proteínas Ruv,
pero sí para RecA (Rad51)
Resolución de las uniones Holliday
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Respuesta SOS
Nombre del gen Proteína o función en la reparación de DNA
Genes de función conocida
polB (dinA)
uvrA
uvrB
umuC
umuD
sulA
recA
dinB
Subunidad polimerasa de la DNApol II requerida para comenzar la replicación durante la reparación del DNA en recombinación Subunidades UvrA y UvrB en ABC de la excinucleasa DNA pol V Proteína que inhibe la división celular para dar tiempo a reparación del DNA Proteína RecA requerida para la reparación en recombinación DNA pol IV
Genes involucrados en metabolismo de DNA pero de función desconocida en reparación ssb uvrD himA recN
Proteína SSB DNA helicasa II Recombinación sitio específica, replicación, transposición, regulación de la expresión Reparacón en recombinación
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RecA está involucrada en activar la respuesta SOS
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