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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