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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-G T-A
Tautómeros
Daños inducidos al DNA
La metil guanosina se aparea de forma incorrecta con la timina causando un cambio de G-C a T-A
Radiaciones ionizantes: rayos X pueden causar rompimiento en el DNA
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).
Reparación FotoreacHvación
PL FOTOLIASA
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.
ü 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 específicaè 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 β (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 t i enen ac t i v idad 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 12nt EucariontesRemoción de 24-29 nt
UvrD
! Reparación post- replicativa
• Reparación del apareamiento (MMR) (“mismatch repair”):
ü Su principal tarea es remover bases mal aparadas y pequeños “loops” introducidos por inserciones / deleciones durante la replicación
ü Reduce los errores de replicación de 10-7 a 10-10 pb / replicación
E.coli genes mut S, L, H Reemplaza hasta 1kb Metilación diferencial (dam, dcm) MutS reconoce el mismatch MutH distingue ambas cadenas Corte 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) ü Reparación de ambas cadenas ü Usa ADN homólogo como templado y es altamente exacto ü Más activo durante la Fase S y G2
ü Unión de extremos no homólogos (NHEJ) ü Reparación de ambas cadenas ü No usa ADN templado y generalmente se pierden algunos
nucleótidos. ü Más activo en la Fase G1
Mecanismos de reparación cuando las dos cadenas se dañan
Unión de terminales no homólogas (NHJE)
polII polIV
Pol V
Respuesta SOS
Mecanismos de Reparación en Eucariontes
Reconoce el daño
XP-B XP-D
Helicasas que forman parte de 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
XPA-XPG CSA y CSB
ATM: vía de transducción de señales
RECOMBINACIÓN
Recombinación homóloga Recombinación 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
Holliday junction
Resolución de las uniones Holliday
El modelo de Holliday explica la conversión genética
Uniones Holliday
El modelo Meselson-Radding
El modelo de Meselson-Radding
El modelo de la cadena doble fragmentada
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Vía RecBCD
Chi (χ) 5´GCTGGTGG 3´ 1000 siBos chi, aprox. 1 cada 5 kpb
Vía RecBCD
Helicasa: Rec D 5´--3´ Rec B 3´--5´
Rec D Degrada ambas, pero preferentemente la cadena sencilla con la terminal 3´
Se genera una cadena sencilla con extremo 3´ en la secuencia chi
Rec A se recluta a la cadena sencilla
Proteína RecA
3 nucleótidos/monómero
Enzimas bacterianas que catalizan la recombinación
RecA Intercambio de cadenas de DNA RuvA, B Migración de los entrecruces. Apareamiento máximo RuvC Nucleasa resuelve entrecruzamientos
Proteínas RuvA,RuvB y RuvC
Proteínas RuvA,RuvB y RuvC
Reparación por recombinación
Reparación post-replicativa