Reparación del DNA. Daño al DNA puede ocasionar mutaciones Los daños en el DNA son minimizados...
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Reparación del DNA
Daño al DNA puede ocasionar mutaciones
• Los daños en el DNA son minimizados por sistemas que los reconocen y corrigen
Daño al DNA
SISTEMA DE REPARACIÓN EXITOSO
Sin consecuencias
Daño al DNA
SISTEMA DE REPARACIÓN
X MUTACIÓN
Daños espontáneos al DNA
100 al día
5000-10000 al día Sitios AP
inestable
Desaminación: pueden generar “hot spots”
C-GT-A
Tautómeros
Daños inducidos al DNA
La metil guanosina se aparea de formaincorrecta con la timina causando uncambio de G-C a T-A
Radiaciones ionizantes: rayos Xpueden causar rompimiento en elDNA
MECANISMOS DE REPARACION
1- Sistemas de Reparación directos
• Enzimas que revierten directamente el daño.• Por estos mecanismos se reparan: metilación de guanina, y en
algunos vertebrados dímeros de pirimidína. No intervienen nucleasas ni ADN-polimerasas.
• Fotoreactivación (ruptura de los dímeros de pirimidinas por acción de una fotoliasa (phr) activada mediante luz visible).
ReparaciónFotoreactivación
Desmetilación
2- Sistemas de Reparación Indirecta
Hay intervención de nucleasas y ADN-polimerasas. Se necesita de la hebra “molde” perteneciente al mismo cromosoma o al homólogo.
Reparación por Escisión (BER , NER, MMR)
•Reparación de nucleótidos (NER) aislados por lesión UV: necesita la otra hebra como templado (hasta 30 bp). Intervienen las endonucleasas uvrA,B,C y la helicasa uvrD.
Además de foto productos, repara lesiones voluminosas (bulky) que distorsionan la conformación del dúplex y que obstaculizarían la transcripción y replicación.
• Reparación de bases modificadas (BER).- Repara casos de alteraciones puntuales en bases nitrogenadas (lesiones NO voluminosas) producidas por alquilación, oxidación o desaminación. Se origina un “sitio AP” y luego se retira el nucleótido “AP” y se re sintetiza la hebra)
Reparación por escisión de Bases (BER)
1) Iniciado por DNA glicosilasa específicareconoce 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
2) Reparación Indrecta de Daño al DNA
Reparación por escisión de Nucleótidos (NER)
Escinucleasa uvrABC realiza este tipo de reparación en dímeros de timina, otros fotoproductos y bases dañadas.
Escinucleasa (246 kDa) está compuesta por tres subunidades (A, B y C)
UvrA (dímero con actividad de ATPasa) se une al DNA en la región dañada.
UvrB/UvrC tienen actividad de endonucleasa y corta en los lados adyacentes de la cadena liberando un oligonucleótido
La región “vacía” es rellenada por una DNA polimerasa I y sellada por una DNA ligasa.
E.coliSistema Uvr ABC: Remoción de 12ntEucariontesRemoción de 24-29 nt
UvrD
Reparación post- replicativa
•Reparación del apareamiento (MMR) (“mismatch repair”):
Su principal tarea es remover bases mal aparadas y pequeños “loops” introducidos por inserciones / deleciones durante la replicación
Reduce los errores de replicación de 10-7 a 10-10 pb / replicación
E.coligenes mut S, L, H
Reemplaza hasta 1kbMetilación diferencial (dam, dcm)
MutSreconoce el mismatch
MutHdistingue 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 de bases mal apareadas(MMR)
… Reparación post- replicativa
•Recombinación Homóloga (HR) Reparación de ambas cadenas Usa ADN homólogo como templado y es altamente exacto Más activo durante la Fase S y G2
Unión de extremos no homólogos (NHEJ) Reparación de ambas cadenas No usa ADN templado y generalmente se pierden algunos
nucleótidos. Más activo en la Fase G1
Mecanismos de reparación cuando las dos cadenas se dañan
NHEJ en bacterias
NHEJ en bacterias
polIIpolIV
Pol V
Respuesta SOS
Mecanismos de Reparación en Eucariontes
Reconoce el daño
XP-BXP-D
Helicasas que forman partede TFIIH
XP-A confirma la presencia del daño
XP-G; XP-F endonucleasas
Mecanismos de reparación en Eucariontes (NER)
3 síndromes
Abre las cadenas
Corrige el error
Participan > de 25 proteínas
XPA-XPG
CSA y CSB
ATM: vía de transducción de señales
RECOMBINACIÓN
Recombinación homólogaRecombinación no homóloga
Recombinación entre cromátidas hermanas
Recombinación entre cromosomas homólogos
Recombinación homóloga
(a) pair of chromatids
(b) a single strand cut is made in each chromatid
(c) strand exchange takes place between the chromatids
(d) ligation occurs yielding two completely intact DNA molecules
El modelo Holliday
Uniones Holliday
Uniones Holliday
Holliday junction
Resolución de las uniones Holliday
El modelo de Holliday explica la conversión genética
El modelo Meselson-Radding
El modelo de Meselson-Radding
El modelo de la cadena doble fragmentada
Vía RecBCD
Secuencia Chi
• Estimula la recombinación en forma direccional• 5´-GCTGGTGG-3´• Octámero sobre-representado en el genoma de E. coli. Existen • aprox 1,008 sitios Chi.• Aparecen en promedio cada 4.5 kpb.• 75% de los sitios Chi están orientados hacia el origen de la replicación
RecBCD
134 kDa
129 kDa
67 kDa
Translocación bipolar
RecB
RecD
= velocidad
≠ velocidad
Vía RecBCD
Ocasionalmente
+ frecuente
5´
3´
Vía RecBCD
Proteína RecA
3 nucleótidos/monómero que se extiendeen dirección 5´--3´
37kDaAprox 8,000 a 10,000Aumenta a 70,000 en SOS
Enzimas bacterianas que catalizan la recombinación
RecA Intercambio de cadenas de DNA
RuvA, B Migración de los entrecruces. RuvA es tetramérica y tiene alta afinidadpor HJ independiente de la secuencia. RuvB es hexamérica y tiene afinidad por DNA. Tiene actividad de ATPasa que es estimulada por unión a RuvA.RuvC Nucleasa resuelve entrecruzamientos
Proteínas RuvA,RuvB
Resolvasa RuvC
Homodímero de 19kDa
Reparación por recombinación
Reparación post-replicativa