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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