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Reparación y Recombinación de DNA

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

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)

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

Alteraciones en el DNA

Depurinaciones por ácido, calor, glicosilasas Alquilación, radiación ionizante, radicales libres Agentes intercalantes, radiación UV

Depurinación y desaminación de citosina

100 al día

5000 al día

Otras Desaminaciones

Citocinas metiladas al desaminarse producen timina

C - G T - A

Bases alteradas sufren Depurinación

Introduction to Genetic Analysis Anthony Griffiths, VIII Ed.

Etil Metano Sulfonato: Mutágeno Agente alquilante Transición de base

Mutágenos

Dímeros de timina

Exposición a radiaciones ultravioleta

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

Acción de la fotoliasa (fotoreactivación)

Reversión directa dímeros de pirimidinas Solo se activa por luz visible

Mecanismos de reparación de DNA en bacterias

Reparación por escisión de base

BER

Las DNA glicosilasas reconocen bases dañadas

Reparación por excisión de nucleótido

uvrABC: excinucleasa

NER

Reparación por excisión de nucleótidos en bacterias y en humanos

BER NER

Enfermedades humanas asociadas a problemas en

los mecanismos de reparación

Reparación del ADN

Recombinación sitio-específica

Recombinación

Recombinación homóloga

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

MODELO HOLLIDAY

RESOLUCION

1 2 3 4

1

2

4 3

H V

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

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

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.

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”.

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

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

RecA está involucrada en activar la respuesta SOS