lehninger-capitulo 25

5/11/2018 Lehninger-Capitulo 25

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M25.1 Rep'licacion del DNA 95025 .2 R eparaoioJ ldel . DNA 96625.3 Recom binacl6n del DNA 978

Nu nca me h e eneontrado con u n enzima aburr ido.-A rth ur K orn be rg , en e l e fts ay o" Fo r L ov e e t E nz ym e sW , 1975

o rn e d ep ositan o d e la in fc ;m :u ac i6 ng en u ea , e l DNA o c Ipaun lugar central ntre 1 rnacromcleculas hiologicas. Las

s ec ue nc ia s d e n uc l 6tidos I A codifican Ia estructura pri-m ana d e to os lo s RNA y protemas c elu l ar es y , a t ra ves de lo senzlmss, influye:n indir - .tamente en 1asintests d 1resto dec ns L yente:s celulares, deterrninan '0 eI taman ,forma yfu nc io n d e todos 105 s er es v iv o s.

El D N e s u n l ng e l'r lo maraviUoso para el almacenamientoestabl la informaci6n gen@tica. La expresion "alrnac a-miento estable" da una imagen slAllca y en a osa del papeld el D NA en Ja ce lu l ,pue s no voca la complej ldad d e lo s pro-cesos lmpliead s n el mantenimi nto de Ia lntegnda e lm nsaje genstico y su transmisi6n de una generacion de celu-las a 13slgulente. El m tabor mo del D A coruprende el pro-ceso m ed iante a t eu al se hacen c ap ia s fie le s d e las moleculasde DNA (rep 'c ac i6 n ),jlm to a lo s procesos que af e ta a la e s-tru UTainheren e a Ia In fo rm a cio n ( re pa ra cl on Y f' i comb ina-d{) ). El coniunto de ta s etlvidad s constt uye e l obieto deeste capt ulo.

Las c a ra c te rt s i ca s del me ta bo ll sm o d el DNA e sta n del r-mlnadas per la ne sidad de un to grade deprecisten, La qui-mi a de la uni6n de un nucl 6Lic,ioat sigtuente es sumarnentssimpl . '0obstante, L a l como veremos, en la smtesis de las rna-c romo le cu la s q ue c on ti en e n ir uo rnm cl6 n in em n 1 1 s is temasenzlmaelcos complejo que Meg ran qu e Ie ir ormaci6n s atransmitida con lid lldad, En la sintcsis del DN .Ios errorescorregidos pueden tener unestas onsecu nctas, no s610por-

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QU pu del l afectar pennanentemente a la func'6 de un gen 0eliminarla, sino tambien porqu cambl es h reditario.

La enzimas Que sin ti:l..an A han e coplar moleculesQU a m ud conne enmil lones d e b as es . 1 .0 hac n con e xtra-ordinaria fidelidad y v e lo c lo a d, a pesar d que elD A L a muyc pactad y uni a oeras proteinas. La sin esis de los enlacesIosfodiester que unen nucJe6 idos pat formar eI annaw deu n a c ad e na d D An cred rruento son, por tanto , so larne teuna parte e un e la bo ra d o s is tem a e n el q intervienen multi-rud de protefnas y enzanas,

La. importa eta d mantener la integridad de la informa-eton S netica e se l nucteo d e nuestra disc sion d e l a re pa ra -cion del D A. Tal C{)InO se detalla en el capitulo ,el D Apuede s r objeto de rnuchos npos de reaction s qu puedend an ar lo . AUJ lQu eg neralmente in fre cu eru es, so n Im po rtan sdebido ala baja tolera cia bio16gica los cam ios en la se-co ncia d I DNA. El DNA es Ia rmica macromolecule QU c r s -pone de mecenlsmos de repareelon; su nnrn ro, d'versidad ycornplejida refleja la arupUagarna de agresl nes que puedsnare e ar a 1 D A.

Las celnlas a m n do re ord en an su i nf ormac ion genet ic am diante procesos denominados olec vamente recombine-don. napa nte co tradiccl6n DO n el principia s gt1nei ua!L a establlidad y la integridad de la informacion g n e ica SOliprioritarias. S in emba rgo , la rnayorta de reorde amientos delD A ontribuy n, d e necno, al mantenimiento de la im gridaddel genoma en la replication, J .a reparaelen d ,InAy a s eg re -g ac io n d e l os c romos or na s.

En este capitulo se coneed una es p ral at nci6n a losen,rimas del metabolismo d 1 A~merecen WI estudio cui-dadoso tanto por u tmpon ancia cada vez mayor en fit dicinacomo por su uso habitual en las modecnas 1ecnologias btoqul-micas. Muehos de l o s d e scubr l rr d en to s m a s tmpor ta ru e s s a br eel m tabolisr 0 del D A shan h cho en Escherichia coli;por 110algunos de sus enzirnas m jor eonocidos s util izanpara Ilus ar los principjos M Icos. na rApida ojeada u algu-nos genes pertlnentes de l rna a . genetico de E. coli (FIg, 25-1)da una idea de la cornplejldad de los sts :> as ellzim ticos im-plicados en elmetab lisrno NA.


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PI'L1lt' inn (I tl'J).' lrncion dE 'LI)Ml"NUni ..l1 i..vn'f.'II~ mUlLProt IIl3 d union iJ [) 1\ monohebrn s sb

K P'Il' :1 16n de D, ''\ uvrAHl'liefl!J)'. .IClOn d D_' Asbc.B Ellonul'l Il!


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950 Caprtui)25 Metabalismo del DNA

ue p d inducir a eonfusidn, las prot 03.'> bactona [las rti en, menudo el nombr de sus genes. En estos cas . nose usa cursiva y la p rim ra letra se sen . UInaYliscula. losp du tos lo s genes dYLu; \ J ' rw:A 5 d 'numin n pr 'funaA y Ue A, resp cti rn rrta. E este capitulo Sf' ne 1\-

Hn_ conven iones si il pa .1 lo s gen S uc t'i6 ieos,aUllq la f rrna ~ acta d las abrcviaturas fl eop variar, U(,n o h ay r eg la .'l rc . ( l T I o c - i la s para l . o d ( 'los sistemas eucario leoa

25.1 Replic ac io n del D N AMucho antes de qllP ~(':con 'i" la struerura dp.l DNA, losIf'ntlfi os Yti s . habtan reguntado llf.P.f a ,L la . pa ~dud delo s I . lrgHnislTl I ' pM. ere r coplas naif!') de si nusmos Y . m astard~, accrca tie fa c pacidadde I' .. lul para producir mu-'lUI:> pia.~id na t s t :'M ima s q u e 1 0 ca(.; t l iznn n E. coli y.n los nucariotas,La re plic ac ion d el DNA es ta g ob ern ad ap or u n c on ju nto d e re gta s f und amen ta le sLN.; primcros stui.Jios9bre L a rcplicad6n d .I DNA bacterianoy sus nzunas coutribuy ron aJ ostabl e ll j ."I{ ue una s rid "ropi(1dtILles hisic.:'l: qllf~ so aplkalrlt'S a !a m n t c s i . s lel D Ad dos 1 4 1 organlsni. a repJicaci611 d el DNA es semlconSBI'l 'l ldora Cada cadena de UNA ct ua omo mold para la sinh'.si." de una nueva r;ulf'na, 81r -sult-Jul. r . El D aislado tie esta pnmera g neracion d' I: 1 1 I 1 a sformo una Ij.llliw bane 11 I gradicnte d clo I e '1;' ,0; 0 eluua posicion que in ru e btl qUE:? las I \ lOW.uJa,,, e l l " D_ A de d hl eII II p rI las celulas ltijas eran htbridos L J lcruilll una ca-del I11If'VaCII H Y una eadena pam ta l con If'N (Fij!. 5-2 ).

Este resul .ROO 0 tradeefa 1 maliv a se gu n In ( ~ 1 I i 1 1 un a n lE lc ll ia l ie 1) dela fog 1 1 . i M., r ia IO l ll 1 0 0a por d es csde as Me D A recien

DNA ex:traido yoentrifugadobasta e l CQl . liHbrigradient de dcmsidad

(a)

Mol cula parentalon 'calDNApesadojlC,N)_

DNA ibrido(b) (l!iN_14N'-MQl6cula.'ihijas d laprunora generaei '11

(e) D A hibddo

FIGURA 25 -2 Experimento de Ml u l~ c ; , ; Ju r an t c muchas generadorM. 'S un n I. d io q. c on te n la 5' '1 011i-If 'g n pesad , 1"N, de modo qu e Indo ~I;nilrogcno flel DN A era15N . alcomo ffiucslra Ia.p~5t 'l lda (Ie u tl d l in ic d banda {i} v i uandud I) Ail c; t rif u ga do e n u n WC l dic l1 l( ;de C t > C I . (b ) Scgv id . 'men t~ .s lr.lnsiiri ron la s cclulasa unmcdl() que solo 01l C f 1 l a l1itroJ;e li -'em, aN. EI NA lular a.islilOOddPu~ de 10primera gl!l1craci nIc:anz' I f'ql.lilibri e una. poSiciOn supcn r del gradi If' rlf' C.. I(b pUrl~I.II"il),( ) 1 ..1 ~ nda en I 16n diu dos ONA hfhr' Jo y< lo s ONA H I E !f 'mjol, confirmilnci IiarQpli


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slnteuzadas, mi ntras qu I;l otra coruendna las dos cadenasparentales; este rueeanismo n darf" mol '(;wm; tic D A furl-das IcI exp nmeruo de I set 'on y ~ahl. La hipotP,f;LcnI a ha d;(~ITIfl.rild IIu 1


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952 CajJitulo 25 MelaboliSmo del DNA

.P ' i.I n ser desnulural iz l idas selccuvam nte. Las regiones des-nat.ura1izad Iorm IburbLija.s d cadena sencilla (veasl' Fig,8-31). lonna stroilar se pl l00E'n esJ ID,luralizar parciahuenteD A aislados que eontenga buclesde pllc 16n.Esp siblern ed ir 'et posi 'ion y 'I progreso d las h rqu i.1 Jas de repli('.ad6utJllzando I: regiones desna 11 'al. i7.adas ximo puntes de refe-re eta, E. ta e cn ic. "l. revelo que los lazes de l'eplirod6n sicmprse lnician en un punta . nco no lin o ortgen. Tambien.onflrmd observacion antertors que indicaban que la re-p li ~ci6n es onualmcnte bidireccionai. Ell las 11oler;u1asdeDNA Circular, i DN so 8 1 1 ti P U 1 < t 1 '-las Ia cadcna quo sir" ,cI . nold ~ I p r d a . leI extreme 3' aJ 5'.

Si ldesplaz:a 1 nap ol ip ep -limen, conocido ac ialment rooD 1H)lliner I (A Ir 1 0:3.00 ;c c t i f i . a rl a p o r p i gAil po t 1 ) 1ud lUuespues, se han encontrado enE,( ' : ( ) / . i '111H~ IlOS olrns cua r DNApo-IIm 1'3.' dJS~1JlLas, d csr.ri a's) Ie slnLcsis cI DN qu s h[listu que son COlTIlffiPS :ltodru la D A polliul'ttl. 1 > >1gmllU ~j'hidroxilo dcl nude 'tid IC'n 1


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25.1 Rcpllcadon del DNA 953

duce sobre ~j f6~foroa d 1desoxinuclcosido 5' trir tatotrante (Fig. 2.5-5). En la r . e e l n se li ern p i fosfato i !"gA-nic .: a (X. 'UR . . generA.l de w reacclon es(25-1)

drido fosfato algo me 0 : ' > estable. Sin embargo, I t t ! > lJII,P.racdo-ne s 110 covnientes d 11ilalTlienLoy r le apareanuerao de las ba -S csl.abilizan I ()NA alargado en relaclcn con 01nil le6ticlfibre. Adema..",la Iormaelon d prod l tos n la et n a U ! . [ .voreeida p r 105 19 'Umol S ! neradoa por la hidr6lisis posteriordel pixm sfato p r ~I enzima pirofosfatasa,

T 5 trnbujos iniciall!s sabre laDNA '1 oUm as s J definip.frlos requerirnl ntos asic pa a Iapolimerizaci6 del DNA.Prim ~(), todas las A r Ii nerasas requier II WI. Jnolde. Lare a . .i n e p ofim e riz ac io n e sta diri:gida po r tina '. ena m [d ed DNA segwllas reglas cte aparcam tsnto ~ buses prsdlehas

(dNMP),. + dNTP ~ (dNMP)" IIDNA DNA

aJa : rgadodonde dNMP y dN'l'P son desoxaiucl 6sid 55' -mon fo falo y5' rifo sIa w, n'lipe etiv am .n _ La rc a '00 t;i lme apar-enlemen-t lu ga r co so l un a. v ru iaci.


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~54 Capftu'IQS MetabolisMo del DNA

I' Pf 'cmto pi prir e r cjmnplo d utillzu i,n d , nn mol c paragular una reaccio biosinL6tlca

Segundo, S II cesmi un cebador, Un cebador es un s '8-m nto de caden3 (complemanta '0d :lm Ide) nun grupo3' -hidroxilo libre al 'uaI P I) en ..ila irse n eleotido, s, EI p.x-tr m 3' del 0 ba 'or lie dsnominaexkemo cebador. Dl hde olro modo,parte d la ..d ru n eva yf\ ti ne q e encon-trarse CIt lit! lugar; todas 1M NA polir crasas, sin xccpei6 ,unicamente SOn eapaces de anadlr nucl 6tJd II na c elena

badores : 011 II In rudo oligonucledtidos deliliA, e I gar < 1 ' A i p . n; 7 .i n l< 1Ss p ec ia l' . , dos slut.ctiuut 1 s. bad r s doude y cuando s n r queridos.

Despues de a dlr u nucl otido a 1I1la cadena en creel-mlcuto d DNA .1 a DNA p olim er asa se dlsocia 0bien sc uaslada:11 ial 'p,o(1d molde y anad otro u e6 'do. La dl cia '6n y lareasociecion de la lill\Crasa pueden Iimitar ta eloeidad glo-ba l de oHman? 16n ,El nroces es genera lmsnte mas . rf ip id.:la polimerasa ailadc nu leOti s s disoci arse del molds. BInumcro med! e nuc1c6ti Is ailudidos antes d {Ill 1,1l11ioll-m erass SP .ctisocie defin S Il p r oe 'ivldacL L. D A p lim p.ra -sas ruuestran U a gran arla 1611ell su procesivida ; algunassolo a l1ad~n unos pecos 1 1 1 1le(it~doo arues de disc nars ,lttl n-

QU trasa It en machosmill s, I\,liml'ri,acic' n d.'nud('6li ~ If r la 0' plllim ril.".}L a Ire plica clo n e s m u y IprectsaL pli'" n : ne lugar con un grade xtra rdinario d f iO~'dad, Ell /11.eli, se com t lID error solo carla lotIo 1010 nu-ele tido. lncorp rados, Dado que el cremes rna de E. 'olij e I1n08 1 ,6 x 10 pare e bases, to 'ignifica que se '00mete 1 1 1 1 rror ada 1'0'0 a to,OO rep icaciones. Durante Iapol l ineri7 .aci6n,la d is cr i n in ac io n e ntr e nucleo ld 'OI'T

1 1 I S puentas de hidrtigcnoto correcic entre base coiuplc-

Ildemostradoque las DNA P


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n mecanisrr .0 Intnaseeo de virtnalmentc Ladas I.as DNApolin. orasas s una acti.vidad xoru J oJiUC'fl' '~' in en-dicntc, qu ha p sible TC~Qlizaruna, gunds e .mprobad6 .de coon nuclc6lidouna '"eZ ha sido anadido_ Esta actividad I\j -cleasap nni, . eIiminar un nll:I 6lido r ,ci~ in orporadn y esalL;if( ell e e 'pe 'mea para pare:; de basos Incorrectos ~. ~-7 ), Si Ja pofunetasa ha ,

m rasas N 7 i' V , irlf' tID arlns en 1999,f 'StAn i rn pl iC l lo n. ." An 1 1tiJ)() d 'I' para ion p "0ru t ilal iIl25-2).

La. DNA peliruerasa J no s, PU E.'s .eolenzima pricipal e In.r .pli 'acion; ell (:ambio, 1'f':(lli7.. III a rrurltitnrl d r funci nes de


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956 C apitu lo25 Metabolismo d el DNA

- . . . . _ .- ,-TAB LA 25-1 C om paraciolil de las DNA po llmerasas de co l iDNA f jO l ime rasa

II I I IGen estructural"Subu l' lidades (m irne ro ce t ipos d jf erel '1 t s )M ,Exonucleasa 3'~5' (correctora de p ruebas )Exonucleasa 5'-+3'Velo cid ad de polimer iz a '6 n ( nu c e6t id os !s )Procesividad (nucle6t idos afiadidosantes de 1 1 1 d is oc ia cio d e la p olimera sa )

p o l A1103.000Sf$i

t6~203-200

p o l B7

88.000tS fo

401500

pO IC ( dn8E )~10

791.500S fI N o

250-10QO~500.000

'fla lll ~ e nlf mllS c on lI'< ls d e U M S Q IJ ~ ~ cIl I~.ill ci13 do codifies su e i d O O 00 i I C l l M d a d J l ( I I i r n te o d!l~ e' u de9COi!d6!1II e n o r de l ~n d fOom l llOdO ~ l !Im en tJ : p a r e .l~ ~~ sol :lIt ala SlIDlIIWl .d po flm "iulntll. La Imi! l p o! lm e ll i< l e O :l lp a~ I 'a ria s subunld~ co n la, O;~ pclimerasa III.e rc rn a a s l as ~ lr iJ nl d8 d i! $~ , y, 6, 1 J ' . X Y o)IllIIl~ b i l l 25.2).

Iimpieza durante la r pli aci6n, In reccmmnaeic Y la r a-racl n . stas r lei ones esp etalcs SL II tenciadas por suactividad ~onucJl{n~ 5' 3', Est.Elactivtdad, di erenr alaexonu easa 3' "corr ctora de pro ba s ".2&-7), esui 10-calizada en un domlruo strnctura] qu puede s parars delenzim a m ed an UJ1 tr ata m te nto pm to olf Uc o suave, uando seelirnina, Iemuuo exonuc1eo.t ..oa5 -73 '. eI f ragmr-nro restan te(M.68.00 ). dcnominado fragm nto gr-ande 0 {! Kln()w(Fig, 25-8). reuene las' tividades de pol tm rizaci611 y d '0-rr colon de pruebas. La ac ividad xonu .ieasa 5'-3' de laDNA pol imerasa lillt.acta e s c ap az d a r e emp la z ar lID segmcntode D A (0RNA) ap' rna 0 con fa habra olde, en un proeesoe nommad o tra ns la ci6 n d e la lla(Flg. 2~ ). La may on a d e

las DNA .po limerasas res taa tes ear cen d actividad exonucl asa 15'-73'.

La , DNApoluuerass Ill, 00 dt ~ tipos d subunldades, esmucho m as ornpl li,lll e 1 8.DNA polim e rasa I (T bla 25 ).S actividades de polimeJi7.aciou y de con cc.i6n de pruebasresiden en las suburudad say e ( pstlon), respectivarnsnt .La . subw li d ad (J a' cia r.on las sub n ld ad e s ,Q : y e pat foe-m ar la p o lim e ra sa r uie le o, c ap az cl poume r t z a r I D p ro d eprocesividad limitada. Dos poll ra as m'cl 0 se puedan lUlirm clian le o tto C() jllIll.o d e subunid ad es, un complejo d carga

la abrazadera, 0 complejo 'I.c nslstente en sflis subunida-des de cuatro subt ipos r u I rentcs, 1'2'} 'O5' . Las poli 1 n sasnnctee se unen a t aves d o P . las s ub uni dades . . (tau), Dos ub-

--T AB 'L A 25~2- S ubu nidade_ sde la D NA poll~raiS a III d~ t co li .....Nume r o d e

Su b su b u n ld a d e s M r d e fav n/d ad po r h olo en zlm a s ub un id ad G e n 'F u n c f6 n d e J a s u b lJ r t id a d

- =ex 2 129.900 po le (c 1n aE ) Actividad polimertl.antee 2 27.500 ( } n aQ (m u D) Actividad exonucteesa 3'--75' Pol imerasa l 1 u c l o ocorrectora de pruebas I6 2 8600 holE'T' 2 71.100 d n a x URian esteble d, m olde; I '.f . .. d I ' , I . ComplejO de C8I1jIl d e t a a br az ed er aImertzaC lon e e zma nuc eo .

1 47.500 d n a X " C d d I 'b d (y) que ca rga l as subumdades { 3-y arga or e a a raza era8 1 38. 00 I I O l A Abr idor de la abrazadera I en la h e r rezsgada .en cada6 ' 1 36.900 h o l B Casg~dor de la abrazadera fTagmento de O k a z a k i

1 16.600 holC l'nteraccion c o n SS BIJ ! 1 15.200 holD 1 ntera ceiencon y y Xf 3 4 40.600 d n a N Abrazade ra del O N A e c e s a n apara una procesividad 6p tma

u sub i i J a a 'I' es eodi CAIjU P Ot n a p oR llll!l1 te 1 ~ e e sO O idad 1. ~ 11'000 quUI 6llWo d l! l aminlJo- t e rmlna t Ce 18abur '!lad 1 'lle I, ll1$na Sl:cueooa de s r r ~ 06C ld l osqUl) Ia bl! r a !l7 . U M lb on id ad ., s a l!J !oe ra po r iIll meca~ !Ie

C I Il 'I M le n io 0 111 l i i f C o de II!C tU ~ 1& I r . J acchif,lve4Sie Ite dlO 271) qu e pnwoGi 18 11 l I~np renatu r .l de la uadi iool6f l .


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F IG URA2 S8 'F rag m en to g ran de (l< le nQ w ) d (" O NA p ofim em il.I :s a p ohmer as a 'hi ampll ITI t e d i5 slrnull


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958 Ca I 1025 Metabollsmo del 0 A

Abrazadeta {J

Abra:tAdera (J(abierta)

aAGURA 2 5 -1 0 ON A p ol im e ra s I II , ( a) A r< !u it ec ;; tu T i; le 101) A p oli.met a H I. b.a I ria a. los des domlnios nu 'I N. compu sros por 1,)5subuetdadcs n, 8. y tJ , estan unicfm por U compl '0 Y d e '11.0 hu-n idade s (t mbr ;c ,m o 'ido como cI complejo d t! I '.1 t1 ~ li t abraza-d e ra l de . IYlp()sici6fl Tl.".M t ..... " ~uhu" i d es y 'T (!s1 codln df(Lto, cfot ta de WI nlaoe fos~ ui ;. -pr r im@ntA) . i l l vltto con pr j.efn. s puriliw-d. d f t . ' . ()ti, i l lU1QLl t os los sistemas d repLk l~i6nmparte I Ism !l1l !lO ll os se rif 's d r p (,i'i II'S cor I~ :tres repeuci nes una secuencta de I'pares de OOsesy cua-tr r p u 'jone!; d,c'lIIla Rf>r.llencia de 9 paps de bases.


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Ordenamient ;Q ell tand rm de treesecuenetas de 13 pares de bases Si.tio s d e i\iaci6n de la prote in a DnaA.,cuatro secuenclas de 9 pbI~ _ IFIGURA25~11 Ord4!nilln;enlo de la'S5etuM('ias 'en d orig~ do rtplicadOn O(~ d E . co l i . UI'I{j e t as s ec ue nd a s repetidas (0 1 adas)n o s on id en tic -as, 'it'rlo s n oc le 6tid (r.i p re do mln an e n c c ia p osicio n.

Ell I.. rase < . I ' ini'j ~'Ia r 'pli" . n . rU pan al!ll 'tl snueve enziruas 0 protelnas diferentes (ir eluldes eu la ' I 'nrctstnas derepli . 1 . 6 1 1 adlclonal sal sistema in vitro, I desenroll ..untentodel D A provocado p ria proteina !JllaB st.'acopla con ta II:'-pl ic( l.C- 6J1, tal omo d scribe f tUU; a l . I 'lauL .

Elll1ii es l;t (mica r a s e de la r p' 'aci6n qu . salle queElsta r f' . g1 l1 a d :' l P A . rH - c t' '" R,1 o tell~;~ 1ugltr TU.lv ;< ; ell" f. ci '10colular, EI mecanisrno rleregulacinn .0S' cenoce on p.xacti-tu ,aunq , SLud! s bioqufmi O S . v geilf.ti .. han prcperci -nado unas cuaruas indicacione.s.

ton es a at 't .: ld o p or la . tJla ' 61'1de11)NAy por int rl:K:ciOHE:'.::l CUll !amembrana P ' I[JIl{j ell bac-t ri 'lm1.. B I D A I o,-j.:s 1 . 1 1 t i J a d v pu r 1 ( 1 In l U < J S ( t n


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960 Capitulo 25 Meiabolismo del DNA

T AB L A 2 5-3 P rotefnas re qu eridas pa ra in iciar la .replicaaon en el origen de E . o o l i

ProtefnaN tJ m e ro d e

M, $ubr ln idades52.000 1300.000 6'29.000 119.000 260,000 175.600 .I f

454.000 5400.000 432.000

FuncionP ro te fn a D o a A

f ' r o te fn a O n e S (he'licas.a)P ro te in a D n a eHP n m a s a (protefna O n a G )Proei a de u ion a D A

d e c ad en a s en cilla ( SSB )RNA p o l im e r a s aDNA g . r a s a (DNA t o p o is o m e r a s a II)D a m r n e tn a sa

H e c o n oc e ' I a s e c u e n c ia 0 .gerr a b r e l e i d u p le x e n sitose s p e c ft t c o s d e J oligen

Desenrolla el D ARequerida p a r a l a union d e O n a B e n e l o o g eP r o t e f n a lip h ls tona ; p ro te lna d e u nion al D NA ;

estimula e l in lc ioS i nt et iz c eb ad ore s de RN ASe e ne al D NA de c edena sendllaF a c i r a Ie actividad de la O o a AL ibera la nsion to'l 's;ooal generada porel desenro'llarniento

de l DNAM e t i l a s e e u e n c la s ( '} G A T C e n oriC

'Eft I!SIDs~s las5 ubur ~ ~"Idirtu:as

membi na lmmUitica el fII ocido). Al . boell ' un ticmpo, oriC es Ii ra de la m rnbrana pl~T[la'c ydeb ser 1 Waco ompletamente porla l).lO) tetilasa anteself ' qu pn .eta unlrse de nu vo s DnA. La onta hidr6lisl..


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A partir de este punto, los procesos de sintesi de la eadena con-du to ra y d _la n a re zs lad~ s ram lm nL difereTll.es.

La slntesis de ill eadena C'Ol d ctora, In m a s sencilla de lasdos, empi za con la s1J1Lesis de un eorto cebador (10 a 60 llU-ell' tides) de I NA or la prim, sa (p ~Ina tmaO) n el olig ne plicfI("j6n, COlttiTlllaci6l) III 0 A pol1merM II anaddesoxirribonuclcdtidos a rste eebador. Una Ve7: iniciada, la.stn-t.esiJ; de hi hebra ondactora transcurre i l ' " man ra 'on iua, almi. mo ritmo que Ides T\fQUamif'-Tltoclpj DNA ~n la 1 " 1 uiUde replic:acioI.L

en un cCllnpl( !Jo on I. hellmprt! nta ,(!Iproeese de rephcaclon ya Cit C1Jr . lIde ( (e , corno w de~crioo eJ. el rC le t I. tahebra rezagad, (011'11 in lcUzado en I II heb ra rez< lga rl a.

La siguic.ntt! aliraz dera. p- ocupa au lugar

(e) 1- ~;J-- .. . -

-


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TASC A 25-4 Protefnas de t a horqu l Ia de replica cion de E . col iName rodesubunid~es

962 Capitu025 Metabollsmo del DNA

Iormn un law, tal com s mu stra (to In Figura 25-14, queaproJtim 10 dos I tos de pol.iml!dznci611.

La s11tesis de los fragm n~ , de kazaki en la h bra re-zagada pone ell jueg complelas ac kidad 5 eMimati .. s. Lahell" sa 0 y 1 prirnasa D Gconsu t y una lInida fun-io ( II rle nt ro del ( ,..D mp i jo d e r r ) li ' ra za d ra ( FlA , 2 5 -1 4U e). EU o ini la l: s U I L ' S t . ., OP .un nuevo fragmento de Okazaki. Como se ha indicado ante-norm nre. el conju to del rnplcjo resp usable de Ia.sintesiscoordmada > t In h r uilln de replkadon se d 'no nina r pU-sonta. Las protemas que uctua m la orqul l la rcpli donse enumeran enIa Tabla 25-4.

EI rcolisoma er e nia una rapi ,u sint sis d e D A a uniLtno Ie UI1 s if) nuclcottd s pur segund en ada hebraxmduer ra y rezagada). Un: vez ha fin lizado la srrucsls e

WI fragmento e Okazaki, sn ebador cle ItNA es pliminado yII lIlpl rulo por DNA por In D A P lifi1f!t a I y Ia m Iii! rcs-ante es sella a POl' 1 DNA J i g a . c ; a ig . 5-15)_1 > 3 V A ligasa eatali~..(j In forrnaeien e un fila P . fos[o-di~B. r nLr lin 3' -hidroxilo at IIMI d una h ebra de DAy un5' - r , sluto al fi n a J . d tra c dena, El fosfato dt_>Qeri vatJpor adcnililacl (I.. s NA 'Aasa.


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. r . : : - : E-~'\_ ,...,...+i1 l Z I m y Nn~D ligasa

(j) denilaci6n d13 D ligas

P{\ (delATPoNMN dcINAD~)

25.1 Rcplicacion deJDNA 963

oR -O-f-O f R i b o s a J - l Adcnina I

0-AMP d I ATP (R =PP;}o NAD I (R =NN ),

o~oo ~ p 0-. -p- / 0 ~osa H Adcnina

o~-O{ RibosaI '-----'0-

Entima-AMP Activaci6nd I 5 -f06fato

de la m Ila3 '5' OH 0.0 3'

P0-

M ella en e l D K >\.

FIGURA,25-16 MeCilnismo de reacci6n d la 0 fA . riga . En c daI,J d los tres p os s forma un enla 4; ! (lJsfodiesler a e pemils dWOO 0


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964 capitulo 25 Metabollsmo del DNA

F1GU RA25-17 ~ mlin ciOnde In fl!plic..cion del CronlOSO.lln f.coli. (al tassecuenciasR seerw:uenlrandispuestasen rornosom a en d es 8'upo~ wn ori nfa iC .O Opuesra .0 O J rlic4Icio del 0 'A entre la horqu t l las de rep[icadonop u 1 < 1 , d [a los om osom as


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(a)

,F IGURA25-18O'()mOSOmtotalidad d I"

cad a orige n re


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9&6 Capitulo25 Metabollsmo del DNA

Mu .hos virus e UNAC'ooificansus pro ias D A p lime-rasas, algunas de la s c ua l SOli (Iianas farma oJQ~.icas.Po]'E'j mplo, la A polimerasa del vir herpes simplex cs Inhi-hic !R.por acicluvir, uncompuesto ('6 -r llado or (.l rtrno eElion (p, 8~6). EI acic1 vir consist en 1 1 \ 1 1 ' \ guanmaui ida aWI a.nllilnconlpl l de rtbose. 's Ius orilarlo poruua l inliclinalluinasa coclif icad ' por Q) virus; e l a ctc lo vir . ~ un al enzimnvfrico con una arlnid d 2 0 v ces mayor que It la timidinajuinas .elllll,lr. EII l1c l8SdE' ONA g n 6m ic :o , I .. L " protefnas y las molkuh:1S d

A f la n fl d pueden SeT re m lazadas nlpic lamernL utili-zan 0 inf rmadOIl codil1c dn el l I O N ,\; ~m hio, las pro-p il l S I T l l~uJa' d(' UNAM lO irreeruplazables. El [II l . w j u 1 1 1 1 ntode Ia lnformacion contenida ell 01 DNA e s, por fa to, IIl1 Imne -

per drvorsos proc 50S, alg nos e s tanecs, i ro s r . a ta l iza t !o sl)or ageru arnbu-ntal s ( 'uri 1 1 1 8). L a p ro p ia Toplic:3CiOu1)11 de, ocastonalmsnte, danar la i nf om t aC i G n gC ll 6 Ic a al d jarb as es m al a .p al" a da s (tal crnno a t Ill' < i l . l ; eo n 1')

L a . qU [rlu ." de las I C 's j n es del DNA es eornpl ja if dlversa .La rp.spn sta celular a las Ip~iolicS consiste en una arnpliagarna elf ' sisk>m' ~ cusim "i(,:o:que .. t hzan alguuas de last ansf rma iones q imicas ma.c; interesarues d I IDctJ'lOulisUlOdelDN;\. E pri l l1Pr IUg


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:R GU R A 25-1 9 P ru eb :l de Am s pa ra carcinoStnO!!l bMad : : .en W mu -ta 'eni idad . Se siembran c'lul3HIe !lil cepa de 5.tlmoflr/m lyphimu-lium ron una mutacioo qu ina I v ; ' ! un enzirna tit! 1, 1 ruta blsinlelicade 1 hlstidioa en un m dio d ltivo sin hlstldlna. POC35c::elulaspo den crec.er en est r le dio , (a t as pcquenas y (!.~C


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968 C< : I p i r u 026 MeUibolismo del DNA

n xlraoroinnrirunenlc inafioaoes en tor-m l ()I;; energc 'cos, EH I Iran 0 contraste con las ru r.ab61 i-ca.", dor de cada ATP e uLillza d manera opl: iroa y jlH>tificada.Cuand esti en veil tr 1d. r imh1Q el ,U L I'la h fa mold.e esta rnetilada n 'CfI-tras que la. 'dena redPon sintetizada ,m avia no 10esta (Fi~.25-20. I estado transitorio sin fit tilar d la s S cuenciasOAT de 1 1 1 cadena rt 'Cl


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que son pecos los apareamientes incorrectos repara os si am-bas hebrns eslan rn Wadas en a. .uencta (3 T',. ningunl ld e las dos he ra s 5 t . a m e l.il aM , h ay r ep ar ae io n. peru ningunad las d rh bras pst Iavoreeida, sste sisLena J r paracrond ' aparearnleruos inc rrectos rlgido p r m ti ari6n T'l?IXiHIeorrae am nh los IT res a una c l : i l i t . .mc.iade hasta 10 0 paresde bas d u . n a secne cia GATC Sp] im tilada, Par-amuchasespe ies bacterianas 0); lia det nnlnado el m cani mo ddis .rifllinaci6n d ,II b a durantE>la reI urad n de apar anue -

q e 1 (1 cxonu -lea '1 s r ccrnplazada por la XOD c(qu d ~ra (1a ONA mono cbra en dir -iOn5'-...'3' 03-:)' 0por 1 (\ nuel aasa R c .J (uuc tlcgrad; D A rnonoh ra endon fi'_::l'),

La. reparaci o n dr apareanuentos ieDIT C S un P(>.spl ' !C' : i ( l lmcnl OStoS() ell encJ1(ia pam F :. coLi. E l apar eam iIncorr 'La p\JPilp estar a WO pares d e b as es m deuencia GATC. La d gradac:i6J1Y $U 'tiLu 'Q de I1n segm n 0

c i t > . eadena d esta 1m 'il c I rcpreAE'.ll a una enormc inversiondesoxmu 'I~lidos ~tiV


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970 Capf1lJlo5 Metabolismo de l DNA

T RECUAO RO 25-1 B IO Q ufMICA EN MEDIC INA. ~ . , "

Reparaclon del DNA y cancerEl cancer bumano s desarr ll a cua dgu lan la el i

aheradones d 10$' e ddan n u aumento de) tssa de mutacion, pusdan a rmentar

rias, aunqus la s ruLas g m ral s~> Lo sg en ti s 1 . 1 1 , 1 mact tvan L ft re~r~6n por cscision Ienucl tido lie han sociado con varias Jenu ade g r l-cas sie ru lo In m ejo r e stud iada I x roderma I i gl l1 E 'n to s um , 0XP . La reparaci IIP O T escis l IIcleotido ('S 1 1 \tinica rotapara la Tp.para ,'on de los dimero, d pirinudln en el hO I br ;par ello, qut nes estan aquej os e xr son extremadren I) S ."Ilibl a.la Iuz yd. olli:lllrilcllillUll r . A 1 I res dpip.1po exposicion a . la ( z solar, La . ma,y 'oria d e p ac ic nt .S ('t IIXP tambl n p tal) uornauas nerrrologieas, presumibl -tIl 1\ e por S lncapacida varn repar ci l13S 1 sioucs ceu-SAnas por 1 a cl vada tasa del m tab llsmo oxida tv o < 1 P . lasn u r onas. Los de te c to s IIlos ~enes qe codifican cualq ierad e 1 s aJ m e n o s sie te oomponentes prote ic 'del 51St ta t ere,paruci6n POl' escis] 1\ de n cleo 'do pueden provo .;\ r XP,originando siete g ip teneueos i(f 'ren.tes designados co-rn XPA 1anmento resu l-Lan\ ; d Ia rasa d m utac lon a menudo prOVO C3cance r,

c los stndromes de sus pubilldad al (: a cer mas

~ h uiuano d Mu L .En los tn div id \lO S c on H NI' ' ',el 'a n e rdcsarro l la ItIJII[l dad t emprana, CO!I 1. ' 11. : -

vada ici eneia tie canceres 0 colon .La may I'ra e cane r id mal aJt"Ct.a1la mluerr,s sin

prE>rlisposici6u conocida. Sin embargo, apt zimadarnente n1 01 d 1 S cases estan asoctad os a ue.( i tos hr -rp r li ta J 'i o s end os ' n s,l.JR ~\1r /J CA2 fHWAl y BRC J\2 s n pro Ifk1Sc I gran amano (IllBRCAl yin BltC1\2 Iiumaras tj'll II I '4Y3-l1R amin ,'tddos. espectivamente). Arnbas in eraecio anc on o ir as muchas roteinas iItljlJj('.actas en la transcripcion, 1n1.3lltcnil 'ni rr de lilt)cromosomas, la mparaciOll ul DNA Ycl control ripl ciclo C lular, ~ill Int argo, 1. Iuncs moll' ularpr .clsa rl RR AI y Bit '/I,' n cstos div !'SOsprocesos ce-I lar s tOOIl 1 :\ n n I ff iW c la ra . Las muj res '011 Idee s enBRCAl 0en BR ~A~tj It'll \( fI n I Ir oh ah ll i( IIl d s up er io r a 1 0%c l d r sa rr oU .n r ca. nr .E 'r d fn3JrlLl.


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25,2 .Rcparaci6n del DNA 971

CH sI3 '5' -~'------V-'---'

A.DP+Pi

T"nl) It It \ 11o

~~I; Ir!lll I ,

1'''.\ I ,1",.... , IIS n

1 1 8I

F IGURA2 5-2 2 Am liz ad Q n de I ii r e pa ra ci 6n d e a par e am i e nt l) ince-rr !os dirigid pot' m~lilad6n, La a o.;ion co mada de fa DNA 'Ii-

n, I;)S fl Y una I!ent L J tro exonu leases di er te ,climi itue ,e l sitio de corte d eMvi Y u n

portaneia de los sistemas d repan io n d A para Polorgn-nlsruc. Las prot ntis he t 'lo~ns rincipales e Mut...C)n larna-'J ' ria de ucariotas, de ius cvaduras a los hurnanos, SO H MSH2(hom6Iog.'l2 de ~ uLS ,MSH3 y MSH6, L l1t"tp.rodfm res dMSH2 MSH6 lIl1 C '1 l P Il rstm e ru e a desaparearnientos deWI solo pat e . es y con msno aluudad laz 5d ss a ; ; 1 . 1 ' ild 'ulgo mnyores. F.n r uuchos rgarusmos los d e sa .p ar fl am ip .m ( ,mayor :s (< 1 2 ares de bases) pueden ser unidos, en cam-

1m ro de MSH2 yM$H3 0pur run' tlpos

Repa ra t ; l 6 n po r e$cisiotl de base To as l l \ . < ; celu as eontiencn unacl. d ereimas deno inados DNA gluco.silasas que co-no ulesion s del DNA(lillY [TectlCl w.s (tales 001110 los pro-ductos d desa.miJ~a('ei6nde Itt .cilosina Y laadsnina; vease Fig,-~3a) y eliminu labase are " a ta rotflpi 1\{0 el . lao -glu-

5'3

O UaI

PUl1t(l ;VWl m ils aUa d I a pare m ' IltO into ecto.La ax o edeasa uli-I iz : a d i . l d e p o e l 'l d 1.1 lt-n in d e l )lli1> corte en rclacion c o n e liJW~am i n (Iinrorrortn FIhueco ~~ullMltc! ~II ado p~ la DNApo'imerils


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972 capitulo 25 Metabolismo del DNA

" " . , 1 > " " 1 , . , ' ,

N ' 1 . 1 'DesOJUrribo rn losful.o + cIN'MI'

DI1 0 ,

< E f 1 ~ l 1 r m ~ t ~l t l b b k k t J ~ t J b bF IGURA 25 -2 3 R . pilracio iJrned i n te la rola d w:i ion d e b ase s.TaD glu'( i l i l !>il recon c una bas daiiada y corta enu ' fhi\! v 1 .1d e so ir ri bo sa elf' la c dena i\7\ica.r-fosrato. G) U nJ A P 0 ;1 10 0nu lea$,1 . (or a ta cad na iosiooi~ r rca d el sili -A P. Q ) ;l ON .Apolim rasa In ic ia 1 .1s fn e si s rl rcpara < in desde eI 3 ' - hi dr ox il o l ib r\ !e f t _ . I IT' Icl la, e l iminando till"po r io n tk' 13heb r a dai'l i lda ( 1 ;0 11 I I a tividad e x n uc le as a 5t~3'' reem I zAndoia P fDA nil ci.,ii.Jdo.@ ) L a mell que qu da despu'~ d disooarse 1a.DNA po im r sal ~Sl!lIad r la O N tigasa.

poseen el cnznna hS m G t flU elimina cualquier residue de tJlue se en ,Ul'lIl(l (I i\ o e e ad en a se ncilla d urant 1 01' pli-< .tc i6 n ) rrau scrip cio n. O tr-.L S S DNA g J osil sas hum a-nas TO G y MBD4 , c ll nu na n r sid uos O f' U 0 T apare ad os ' 1 1,geJler os por Iesamina .i611c l citosina 00-111 tll'l 0 'ina,

resp 'liVaJllPIHO t ra s DNA g lu co stla sa s I . enocen '!l e lim in an d iv ersa s b a-

ss dailarlru., tal ' co m la torruamldoptrimldlna y t a 8-h id rox i -'u l d e s 'f i.b (' a eontinuaddn,R e pa ra tio n p o r e s c;s i6 n dB nucJe6tido La s t '!;iOll !S qu prodllr:f'11gnulu S dlst rsiu IU S cn la stru '~Ilrll hehcoldul del D A sc re-par til tllitnt I .-itll Iad t 'sc!sion de n dl'o1ict ,una viac t r J a a 'OIl ~neifd I urn la SUPl'I'\IiV II L a de od s 100 orga-r us rn o s d e vida lihre. En Ia re ~ ra cio n r escision de nucleo-'do (t''jg. 25-2'1), un nwna muIrLh frieo hidroli2.a do,'; Ilia 'csfosfodi 'sL('r, uno Ii "' d.a ado d le I dis orslen provo .ada po r Ial e s ion. El l E . ("ott. oU'OS p r o ea ri o ta s , ( > 1s is tema C ' 1 1 7 J m f i 'c o h j-drnli-all:1 quinto lilac Ioslodlester en l Iado 3' It'l octavonlace ~ slorli '!>t r E ll1el .do r{f P'ilr"


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5'3'

25.2 Rcparaolon dellONA 973

3'5'

G) C D" .;""~

fl 1. " e v lame U!'


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974 CapItulo25 Metabolismo del DNA

~ H -0;-~N (Glu/!) H2NHMTJ{FpoliGlll

Dimero d e pirimi in!;!Qn c i cl obut a 0

lUI

~~N O ( O ' l , l ) ~ l) H2H*M'J 'HFpoliGlu

,t!

R~~.yN):C~N~ H 0 ~t

cP:~0FADH-"FAD

P~ X ; ' ~ . ot I NH, 3 NIIRadical de! Ilavina,FADH' e

MECANISMORGURA 25 -25 Rcparacio-n de dfmeros de pirimidinac on o to li3 :S


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CitQSiuR

1metilact(lOy rep ialdiloR

(a)

FIIGURA25-26 Un ejemplo de c;6nIO pro~" mutacione Ia lesiO-oos del DNA. (a E J produCl() de metllaci6n (1'""",,,dgvanirl3 se pacon la rlrnina ' t '1 '1 .0Co Ia tlosi ,(b) $i 1 ' 1 ( , 1 se re oar a, e sm slll .JaciOnc ndu aur lit don de C=C aA= dQSpll5 13I Ilea IOn,

Pueden n .ontrarse otros ernplos en la reparacl n dele iones por sgcntes alquilan ,El nue cotido modifica 0d'-metUguanina Be forma n T J s nela e agente alquiluntesy u na le si6 n c on um a lta me nte muta ,gcnica i,29 5 , 'f'I n ea al aroarse con ti.min.a 11ill8ar de eitosina ciw:ante a r pli-r.acj~ny, por tanto, g r er' utaclone dl'lG~ , aA=T (Fig.2 5 -2 6 )_ L a. J1 para!!iOn dir et a d e la dI-n ,tiJ.g oan in a la lle va abo la OG- lI lc ti J, gu a ni ll ll DNA me li lt l' f er as a. , Q lJ ('.atalrt8t s ferencia d 1g ru po m e tilo la ' l .met i lgUanina a uno d esus propios resid s eCys, Esta I I L O t i 1 1 . ansferasa no s pre-pi.': ienta un enzirna, p r 11 Una Uniea [nnst\ r n ia de m -Iilo 1 ( 1 . In ct ~a p er ma n Ii menn i~tivfuttl fa para ' rota.El consume c I una m h~cu1ant ra d tpTO,l, .efnapara corregiruna s J base d ru d;\. constituye una mu ,tra m' de laim r-tan cia oe m anten er la in Le J.;,fJi(d d I D NA cehtlar.

Cya-SH6


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9 76 Capi tu lo 2 Metabollsmo del DNA

2-I000- COOI ren CH2I 2 IH CH2I 2 I-0 C O O -I 11 'cioato00- ~

_:_CeWg1~rllto ~Fe"

FlG lIRA 2 5-2 7 Reparacion d ir@ c~a de b as es a lq uil :a da s J X'r I \ J I < 8 . Lpr .dna Alke es un d ioJ(i enasa d 'pend ien te -c toglu tarato.Fe 2 - . C a ta lf li l '1 pS l )lC l il ll c ion oxidahva de lo s I ideos d r -me"il"denlna y . . ilci o


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Lesien norcparada Roturu 01)1" parada/D_ Ad eadenaseacilla/ I W t u T < J ddobl ad na/----+._--- . ---_,/

R p, raei n de l D NA porrecombination 0 reparac-j6nprepensa al en' rRBpara( ' iqn diD ApOI" I" comhinaci6n

25.2 Repara on o '977

en II n segm en t!) rno nohe bra sin n~plc a r , u na roturade (:aciena ncilln ~ rwie e 0 u na rO l um de< : < 1 < 1 na d(lble 0 l1ingu l lo d estes caw I d Ir ~ ~r r parade pO " los mS,lrii l parJ ta reparacion directJ, l!Sti dai\~d.lo n I!XiSlC. En M, ha y dos vias posiblesJrd 1.1 paril Ion: la r paraci n d c:1 D . A l'K Ifre orr bin;ldon {d~Lfili!l cn I" ,Ag. 25-J71 0,LUdnt lo ' las lesiones so n rn u 'n tJlIlC ' S itS ,1 O I l 0 . P 1


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978 Capitulo 25 Matabolis011o del DNA

de estas polimers as nl') r dunda necesariam 1 1 1 < : n una tasae mutucjonps lnaccptable, 11 5 ruuehos cl'P estes CJ1Z i I l lHS tam-

hi n tieuen fun ionos e 'pedali7.ad~ en 1 .1 r p < U " d ( ' j o n dr'l [ APOI' jcmplo , la I) A l imerasa 11( 'Lil) e na T~'" polimerasapreseme t.orl s los eueariotas. Prumneve la sintesis atrav ~Icl.allado~" Iucron ohservados por' v zprim 1 " < 1 ell el maiz ('11 IH ccad. ' l Barbar,1 N 'Clinln ktic J. I I r B flrba ra M e: ,H nto t'k. 1 02 I C J2I\d('m~"~I csta!> tn.':> 'I s .s t I'll' u lt ( 'f ,pr [ ;-. . ., as , h :W Will alllplin gtl l1l .3dt' rt'ordpllf1ll1ientos f)(WCllPI1t1:'S J)ill'il los quc al~11 tlo .(! h propu('sl.o n.iill ' 'alllslllUni fmnlic! , el mam. -nllllil'lll f) (Ie lu divf'rsi(lad ~f'I1~h'3 }- Itw rcorr1( 'n(l[ t l l nlusg'Il'tieI51l11 ',ul1nd( l'lilunmtf' 'u i.ltrollIJ ('lllhrinnlll1u. En~t'nt'I.. I. ta 1 ' ( > ( ' . ; 4 ml>inacidn gl.'ll ~ljca \'~I,i intimlull '11k intt-gl"1 la


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en otros procesos del mewlt ~m 1.1 NA, tJl.!, mo VC"',(,IH sa con t inua r .i on.L a re combin ac io n g em itlc a h omo lo gat ie n e mu l ti pl es f unclopesEn las tenas II I r 'Qrohinad6 ~(!n~tic:ahomologaes basi-camente proeeso de rcpara i6n del D A ste contexte(tal eomo s \ lndl a C1 [3S , ,d6n 25.2 se mma repara-cion del por r ()lllbhlaeion. Act.1ianormalmerue en Ia

los cue riots, la recerublnacron genetica hornologaue e desempcnar dreersos pa It's ell kl1~pLiC U 6vulos II I . encariotas suporiorcs, e l l !II C Ios cnales Min ti I)E' un ruiembro de cada par de cro-uosomas (F'~, 2G.29). La In i os is ( >mpl e- .. :a e o n 1a r plil!


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980 Capltul 25 Me~bollsmo del DNA

phom61ogt l

Cenrremero' c : : ; : : : . = . . . I f " ! : : = ~ ] f l ( )mologo>- Cromatidas~::::=:::;:,..... ; . ; : = : : : ; ; = = ~ hermanas

'l'etra.da [ = . . ~ ~ - -.....,;:~r.::::;~ Punta dcatrecru-z rniento(qlli:t'lma)(a

F1GURA 25-30 EnlJeuuzamienlo, (a) EI ntrecr zilmlMlo J e-nudo dalug,jf a un lo teJcambi d e m at rial gen ~tiLO ,(b) 5 mlos crom som as homn ng m de u saltamontes duran t Ia prof 5la m e io si s, S O l\ : viv en te ~ l T l u h . i p ' l c s punt() .$ < l 1 J union (qu ia $ n $ ) entre

talllOi IIenlreernzamienta, pu < .I obs rvarse con 1 mlcrusco-pio optico, El en -ec:ruwmieno n los dos Jar's de crornati-das hcrrnaru '0 I J , IIU11 .0~ normnedos q u ia sr na s.

El 11J-ecru~enw une cfectival rente 1 cuatro roma-I i as h nmol og as , slendo esta un 1 n ' oncial para la COITllCa.segrega i(in de 105cromosornas ell las posterior's dMsl nesIIlci6tJCI!s. 1 ' ] 1 cntrecruzamiento 110es un pro' so llf~ramellLeat azar, pues se han d . l; 10lugares con alta I)rnbabilidad cle ru recruzam t lito n m uchos crom osom as eucane icos, Sill, barge, I suposicion de que L 'I entre I zarnienro OCUITC conigllal probabilidad Itcasl cualqulcr pnl)[O ata 1 r plica 'j n of'1 DNA.Las estruc \ as qUE' Sf tar-man de cste modo, llamadas jntenn~i rio' de Holliday(Fig. 25-31b ,ROll 11 a ...raeteristlca com fit I d ' Ia rc omblna-cion ~p.npti('ahoruologa en t ldos lo s orgaJ I lS I I lOS,

Los de a1 1 1 ; de]' r cotllbm llcion h m 61 0gu pueden variaruc una :specie a 01 a, poro la II1Hyorparte 0(' I~ pas s des 'Ii-tos suelen esrar prescntcs de' II a u ira Ionna. Iay d 1 1' 1 11


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binado. Ambos r ul' os se observan in \ivQ an 0 It uca-riotas como en procariotas,

La recnrnbinaci homologa, tlustrada en bt Pig a 2 31,'S un pror '~SQmuy elahoraclo con consecuencias mol culur .suules pnra I ueracidn r1 l,1 c 'vcrsidad g f1~ lea. Pard n-

en1 3 3 '

5'

C D Un cort e do Ie cod na n ID O delos dos homologoJ! . ecnvcrt ido an unbu ee de eadcna doole por acclon decxonucleasas, Lasbebras C o n xeremos 3'se degrad.adamenes qu las que Hen nen ... mos 5', form ndosa extension 3'de c den sencilla,

n extreme a' expuesto sc aparea wuau oomplementaric en el hom61Qgointaeto. La ott'S bebra del I1plex .desplasada,

@ EJ extremo 3' cnll'IinUl e t endida~r In DNA polimerasa simul neamentca [a migraci6n de Is rami caeinn,fonnundo fi :nalmcnt.e unu moleculade NA COJ l . des cntreerczamieatos,denomino.da interm diana d n Holtidu .

c Y La replies 'on reemplaz.a ul D A alJSenleen el Jugar del cor d (tablecadenaorigiuaL

El eort d I inteTllled:iari d HoUidss pelfnueleasa: pecinlizadtls g ; a cualqui rado 1 0 8 dot; prnduetos de recombinacien. EnJ grupo de productos 2, ",I D A a amboslado d la ~gi6n r parada es rceo.mhinttdo.

GJ 'upO d productos 1 G I P do produetes 2(a)

25.3 Reoomblnaci6n del DNA 981

t nd r d qUI! mod ontribuyc S epee 0 a 18diversidadgetletica, es important oo rvsr qu 10 & dos cromosomas 11n-

(b)

'AGURA25-31 Re ombilladon dgranl I meiosiodelo para la ~ para 'icin dp ro t\rro s d e d ble

cadens por recomoina i \ " 1 1 ~Ilneti ,1 ~om6Iog


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982 Capitulo 25 Metabolismo de'l DNA

\..

- ..._. .

L a ,recom bination requ iere tina multitudd e e nz lmas y otras,protein'3SS_han aislad algu os de los lmzimas, ant rle peocarioeas00'1 deeueari 1:8.';,u c~. lizan algnnas et~lpasd , In r com-binacioll non 61og< l.En E , wi'i los, ge ~~H'C/J, rec y - '(;D co -

EnzimaR e 4 ! : B C D

TP Las actividad s helicasa y nucleased el e m'lim a d t.\g l'ad an e l D NA ,

AI enwntrur una ..eeuen 'a chi,eesa In actividad nucleasa SObl'CIIIhebre con el exmml;l 3', L~ otTahabra continua sionde degradada,gl!ncr,linliosc un (!ltl.romo3'-tann.lntllde cedens sencilla.

5 '

OtiS'

3'

FJGUftA25-32 Migaci6n de ratnii ' icaci6n. Cuand na hebra mol-d.:!It; a;patc.l\ dos hcbras complementa r ie s diferentes se form unarami I a


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C b )

FIGURA 25-34 RecA. (a) Filam nto nude1.lpf1 le o d proteinaR A unlda a DNA de cadena en _ilia, tal como puede .. rse con elmicros apia e le c rr cn tc o . I .a s c>lriaciol1(:>~p nen d m niii ~t o 1 .1 P!;tructura helicoidal dex 6gira del mam nto. (b) l\4Qclel de 1 0 1 estru lLln\ molecular de un {ilameiOl de Reo\ de 2.1 subunidades. (Ii,l, n \l li'ne sei ubunidades POI vuena Una de la ' ulJurmJa I t ! : >Ii ~ Ido co lo rcada pa ra proporcianar perspectMI (d rSf) 10 2REBJ.

lameruo helicoidal or I nad Iormadu pOJ ' "alios millares detil I tlwrOfid TlPc unidos cooperativarucnte NA (FIg.25 34)_ EsLp fflamontn ~p forma nom ahueruc sour ' DNA mo-noh bra, tal como cl g Hel do por f'1 elll.im 11IHlllplt'x f lf> ON COJllUl hue '0de hebra scncilla. En P_eft iotal ~d"'r -hi!). ( ;n e s


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984 capitu lo 25 Metabolismo d@1DNA

5'DNA d up le xhom61(I 'o

ADP+P,

FIGURA 25-36 Mode lo d e in t r :amblo de cC ' E' :; aJ ll ~l ar a c omp le t r e l c romos or na .

Lareparaclon de hOl' f] lI i1fas c rcplicaci6u Iloql ra(ias suopone In transl 'ion uoordinada d la epJicar.i6n los aspc 'W S d l metab ,Iismo ctf '1 I> ,~rlest'lltj 1:1


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3'

Leai"o delDNA!-----_/

!


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f) durante E'ld arrollo embri ario 0 en los del s de r .pll-ea jon d algI no s DNA de virus y pi


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oJ(a)

FIGURA25-39 R ltado de la recombinad6n ~~ ffiQ de itio. EI(esoltalo d 1 .3 recornbinaci n espc flea d Sitiu d~de d la 10j c mp.l rl" o;.ol.-m'r tt > 1 a s de ) scs de mologia 'om-p ~,' ccn el sill ba ( rranll (; 'ttB) e 1.1egion del cnlrcctuz


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'988 Capftulo25 Metabolismo del DNA

L a rec om bina clon espee ff lc a de sltlo p uedes er n ec es arla p ara c omple ta r 1 a r ep lic ac io nde l c romosomaLa rcparacion del 0 Apor r .(~O inaci6n del 'romO$Omacir-cular bacteriano, aunqu indlsp usable, a veees genera pro-ductos se dano n ru C ) . < ; . La elirninackin de una untcn deHoll iday C l1 1 \0 11 horquilla e replica 16n por : na nu leasa alcomo Ru '. s g u id !l VO l " 1 8 f in al iz tl ci 6 d e l a r ep lic ac ir in Ipu Cdar Iugar a dos pnx:lllN: s alternauvos: los dos cro nose rno-Ilm~riQ()snormales a un f rn soma dim rico conuguo (Fig.25-41). En este (ijt, im ' caR I los cromosomas mud 5 c valent -m fI~eno pueden segregarse en lus cClulas hJj' dll~~nlip.a di-vision celular y las e lu las hlj s qued ~pp.gadas", Un sistemaespeclalizado recombmacion especifica d siti tie E . c ol? ',d lomiJlado sistema XerCO, convicrt, I s 001 somas drmen-c os e n c ro rn os er na s m o no ", ri s, co n It qu e la division celularp cd , tin at.' reaceion consisto en una dcled6n espeet-U ( ; '. ld sit.io (I'i,g, 2503gb). E s t e as o tr e .i plo de II. estrecha(;0 rdinacion flnt los pro as s d recombtnacion del DAyotros espcc s del met.abolismo


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Repetacioeestcra'liKales

La tr a PQS.:l1!@I e&cMacortes indentadesen IOl I1 ; it iod ianaTranBposcintil' t.

DNAdinna

EI transPOSOB se insertan Q} a : l U C ! i do tilS corlC4.

La T plieaci6n 11 nn lo-q hueeos,dupheandolas sccuenciall queflallquean al tT~msposOll.

FIGURA:2S-42 Dupl,c;a iOIld Ia 5 II P iii d DNA en \Ill ~iliodiana !lando Sf i ns e rt a u n 'l ra n sp o so n . Las s n las d lie das H!mul!!>lI n 'en fojU. bld!> secuenclas tit!nl!!n b li f: n@ Ime tl!wlu u ~ ~jJ.co p res de bases y su tam 00 (comparaooco e l 00 Ltn1 1 ru .posOntipko) se ,I a @~efado mut.ho en te dibuJo.

XlJ moo y espl~ has' una nu a to "~~I 'I 1 ' 1 . E t pro.-eeso deja W13rotura de debla ca ella el l eI 0 A dador, queebe ser rcpwada.. En el luger e illscrci6n se produce lUIcorte indentado (como en la Fig. 2 2), el transpos n es in-set ado ell la ro uta. l e t . I' 'plicaci6u u J DNA Ilena cl nuecopara d plicar la s c encia del 'iti diana. En Lalransf 'id6nreplk~tiva (JfJOWfl, en t us l ug , tl"!> ind1t j)UF I,]S IL'thdS. Q) Los gfUp05 3'hldfolIl> l ib


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990 Capib,llo25 M'etabolismo del DNA

F JG U RA 2 5-4 4 R eo om bin

Los au .. riotas ta mb ie n u cn II l'I. .I 1b 11 O S QJ le S structurale-men SinllhLr(>$ a los t .ans so n s bactert nos y, itV CCl>, eon

u sm os d e tn ulS po sif'j6 n sim U < _ I:::no tro s ca so s, Inem -bargo, pl m . ". de tmn. \ISlel' n -liza un illtNtl! 'aJiu dE 'H A. t ransnosones hall 'ocvolu onad con r . : i nas clasesd viTtI de RNA Aliloos sc descrfb ni el l el I)ltlilu siguiellUl_lo s ge ne s d e las IQmunoglobul inasse form an por re(lombinacionA Il,'U I\ rco rd enanucn t s d e l NA Ion 'In Jl rte d 1 P .;un,

' CSlToUO de los rganismos ell ,jJi'i ieoa. Un cj Jupin lrupor-ta 1 . 1 . es 1 < 1 pn,)(tllcc.ion de gP.llcs cor pi uos de inmun glublli i-Th'1S I' rtil' de segm _ tos de genes QII '(' hol lan separados enel gcnmna rl 1 ' ve rtabrad s. UI humane (como ot ros mamf-feros) pu .tie pro u ir '1 " iUorts ;C JrI n globutinas (anti-nierpos) difer nt s eon espeeiliek adC>Rd llnl6n t i l ' l ' rant s, a]W'Sard qu e l gelloma n um an o so lo conuen n os 3 5.0 00 g '-. es, La re .oTllbi,aeion pcrrnite que uti r g a . n u , , ' T I l o produzcuna va -edad xtrae maria de a ..1'lIP.rpos a partir I una ca-pacidad de toriificaci6H llrni cia, El f >s tud l clP.Imecanisde r rnbinacion Ita III strado una strecha relation 'QIl tatransp sicion d I A Y sugicre q e al 5-1StP. ta para gE'IH~rarI,. iversi tad de los anti 'uorpos plied hab r volucio ado apmti UUHI1IUgua In va sio n ( ;e lu Ja r d lr;,m Sj)fr n s .

Los ge es umanos qu e cod.t . l i_rmLasin n UI 0 l!ohulinas lielaclase G (lgG pucden s rvir par i.lustr r c mo s g liP. J . < lillve 'kbtd de I s anticuerpos. Las i nrmm globulillas tall for-madas p r dos cadenas polil p fdic-aspesadas y c I 5 lig ras(v@, . F ,_rr2J) , Calla dena licneus r~Ol\cs, rm tPgionI{ riabl c on una secu 'JI ja que d ille r nneho d e un Inmuno-II buuna a Ita otra region que s pructicament constan ~de:ntro de cada clase dl" a u . n og lob ulm as, EXISI .c 1tambi '1 1 dfamillas distintas d ea onus ligeras, d n tninadas It ppa yt o - t J bda, que difi n', algo en la secua cia c l :iUS regiones cons-tant s, Para c I u . UIlQ 010 lrp-s tipos d 'e d nR.po 'peIJ '(jje::( _ ad en a (X~ a y C',flt.l.enas tigeras kappa y Iim il ur . L ~ g, e' f! esl.os poupfpl-{los estan dividl( S

c

3' J..f@-f_ C=5 ' l 'r411 eritoprimario1 . Eecutm Ciag en l JIY "11 .liminaAlBJ;po! 'rte y empai.me d < : l J'l IRNA -1 mRNAl'tlaciuro

Poli ;p ' l l tidode la eadrmalig~Regi6nvariabl

en segm n~osy el genoml:loontiaue agrupamlenros con mlllti-pI .5 vers iones de Ci.I uno de 1 s segm rues [a union d naversion d cada s ~ ento crt-a U T I gen C O l pl to .

La !l.ll'll 25 4 mu stra la organ izac l6n d 1 O N A Ql.I '0-dI . fl c a _a scadena s li&!'f'.I.


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tor de al m lO S 2,::.; or 1 t o, la s OO lu la s p u ee en generar WIiLS2,5 x 1200 - 300000mbinaci nes V.J dill rentes, La U1'Ii6n.finald laCO l Ibinaei 1 '1 V-.J Ire " n ~, ob' nepor una r acci6nd orte '! mpalme de RNAdespues de In transcripeion, p.eso deserito en el CapitlJlO 26.

F -n la l". ig um 2 .[; -1 5 !Ie I lus fa Jm canlsmo de r cornbm a-,i 6 p wur J S 'gI t lcnWA V y ,T I ediatamente despuese cada segmento V y jus antes e eada egmen to J lie en-eueruran secue las, efta! d r c nui,na'i6n (R S), a las quese tUlQ1\ ImZlSorotemas denominadas RAGl y RAG2 (g acti-vador de la r combina iOn . Las rotetru RAG cataliz n IfQI1naci6 e una ro Ira d do le cadena entre las secuenciassea l y lossegm losV(0J) qu e se han d unir . Los segm ,-to s V y J . en s guld am nt, J I.. a ru da d e un SC~ ndo, rot Jcjo d pr o i mas.

L os p ;e n S d e las cades as pesadas 'Y d las c ad en as H ge rn slam bda s f rm an d m d similar. Para las em ! nas pe sa asP . J t i : an m as segmen os gerucos q c para las ligcras, siendo po-sibles mds de WOO c mbina 'ones, Dcbid a qu ca a cadena

Sl!gmentoV RSS SegmentoJSS11.\(11c : - - - ----]

LRP8I"," ,"pc l l r iOnirllnmoI Ill'"

c:~:::~ndolromde doble cadena poIl]lj/ln < l O ! I C


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992 capilulo 25 Me~a~llsmodel DNA

P ala bra s c la veLos t~rm'no en negma e tart diftfl.ioos en cl glQsario.mold . ~O pro _i dad 954replica "6n

S1:'lllitOl I'Ve. rs 95horqullla dereplleaeion 9 1ongO{ l 952

ragrncntos c tPOkazaki .;'2

correcchind J)nu~bas 95.=5

D'. pnl im "'~'III . 55topot on er 9primasa .!)DNA llgasa !}!' )8prtmosoma 962ea nado 963

952

96 565

A polimerasa ~ 96 5mUUlCi6n 966r panu;ion per csclsion

de I s 971

endenucleasa 952DNApolim ra: a 1 9 ~ebador . ' > - 1e t,. mo tel'DliRal

del ee blldor

Bibl . iograf ia

o A p ,ll( ': os ilA .s ru 9 71sitio AP. 71AP (lndonucl asas 1)72DNA fot liasas 974reparacion dD Apol'r ombinacion 76

mnt(>s is d I Apropensa at errora trav isd lale.s~n 076pnesta 976

recombinaclen .gen6tlchomolog .78

r mbillaciOnespeciflca de-itlo 07 8

transposicionill'l T NA 7

m to. 79migraci6D de I

ramifica o n I)modele de reparaci 11d roturas de tl bleo

980transposones 988tran p~ 1 o n n . . 1 l 8seen neta dejn 'erci6n 988

oil} grade 98 9

Gene JFri4!dberg

lin tratarnleruo d lltlbdo d j nu-tabol lsmo firl DNA 'WI U 11P OOH ) d Il PItir ia .

1\ornberg, A. & B .kel', T . (1 1 D N A lWptit:t.ll'im 2."cd .W.H. Freeman ann (. rn p a . I I " V . N w VQ r t,

0 1 . ' . -ri todos IC ls a spec ~ riO'I IlIl!tal:JolL~JIIO 11.1 , A , .Replic ac lo n d el DNABenko~'i .J., V.I ntitL~, A.M. . a.linaB,F. (200 J) R pli1;')rrI

red r A.replicatl Il_An'll1l, Ret' . Bior'l,t'ul. 7() 1 1-200.np!l('rib laI. slmllltudes en Ia.~estra ~'kt5y los ,tldttw.s c L are nea,' "SI1 E'I I ell las i~ .'Ilt . clase . d orgallil>rnrl.'l

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RUClll't!SURlCllllt' los meean l smos de Ia ~ulaf'[~n e l hu("'o deJa l'\:l'limci .n

Oa.., Y.M.J . & : O'Doan D ,. > 1 . (2( 110) t :hanl lmi$ DNAreplicatiull. un: Opin. Clwm [Hn J 4, 81 586.Ellison, . & tillm3-Il, B. (20lli) Opening oftlle cl :. n

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Re:>W! eu d una parte de 11 l l ;rt'til1ll(iog.l. rin u-n o s qu eclaron "ron L a r J tc l, }u d e' 1 0< 1>~lf'Sa(iIoJ'('jlll'lil ahmzaderu.

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EsclwT'lchin rol1 ("f ir mnsorual p M.I II. I I.MitrolJillm1,ion in yeasr , 7', " I ' IdJ i [#orJwlfI.r.l20, 'rJ.ReparaC to n del DNA

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Revis ion de W1 cIa < I I ' D A f J C J ImeT3 . '>aSen con tml l c c l t r u 10.Ko lo cl Jl ec , R .D . ( 19 9 5) M h "T 1 1 ll t ILe pa ir ; f I lCc i larusms an drdllt.lul1:;il Itto cancer sus ()~ibilit_. 1hmd!; BIQch~" 'rio 20,: J 1 Y i oi.UJtclahl. T.& oDd, R.D. (19~)) t~nallt;l'Ml1lJ'Wby D. !lal.r.Sf"IP.lUP 286, 1297 lOO~.MarlleU. LJ . & Pl8$C;ar l :! ! J .P . 2001 ) Fllldo~ nous n Ad a 1 1 1 3 J ( eand u t n on , 'J} nuls Geld..17,21 :"21-Me u llo U8 h, A .K . , D O od so n, M.L.& Lloyd , ' . ( 1 999Tnitl~ti(j1t On)l1~ ,excl:slOI\lt:pW.r glye sy-~s 1tl"ctW ns ..Iuds ructures, An1llL Rev. BiiJdum 68, 2 e-ase,~l~d.ridl, P. & : .Lahue , R. (19 ) Mismal 11repair in r plkaLion!leIclit. gcuctk I.'t:l:iJllllJiualiOIl. aaid eaneer bl~l g).'. A.mm. ReL' .Bi(){.}wffI. 65, 101-13~.Sanea:t A. (1 96) IJ A I'll!! SJ n roll I.AIlItU. R -r. I~wJ 1l'J"1~65,. ;: {IISbltbn. M.D., mith, 8.1:, !)day. \'.G. & \ a1ki l . r . O. . ( 2 1 1 10 )T he SO B response , re r.e t i l1Big1lts into um llD . eJ1f'miel\ t,luu.~a enesis and DNA damag lolt'rnIiI e .-lll/W. llf"l'. (j .11('(. 34 ,179-197.WQod, R.D., lmtche J1 , M.. Sg :OUTO J. '.Lindahl T. r~OOlHum a n l lJ l:A re pa ir gNICS. Seiene 29 1 , 128+-1289 .

Oesl:1'lpct n ele In!; 1'l~l!illlf:ru.Jo..~d un 1C!mlmm~ 'X 1I1l1,: 11ddenOl a hllronno lIo~err,a:lf' I n fPpaI~j(ln r!r' ,I)N1 \

Recombin ac i6 n de' D N AO~ . M . .M . . ( Z O O ) ) l l i 3 t . Q r 1 t 1 l Qvel'il'w. Sf'J! l1iPIl n r pllf'iUt111nd iLf'~"prMticre eo ru in aw olt < luapU t I8 0 ', "- ,t t l! r ,I IH I ! ) lL . ' lt e . r .: th l l J d sn l : l- [ -< l il~ ' a J 1 \ . > ~ I 8e tl ti c r e a rl 'a J 1 1 Idesd 1mismo origen? Su ngn que ill r plkaci61l UV1.Il\Z8 auna vc1o{!idl'ld elf' J )0 I un's dl' hases pur S 'und o. En (,I r-ts ondicioll 5, Jas c:clulos d E. coli Vue I II dM(1irs cadn20 mill. lGomo es cso posibl'?

.) Ell III r plica 'leill I' 1I1050ma d E. olt i,' lunLosfrag)I.lelilOS IJ~( 'k;_v.(J,kip od rt an f orm ars '? i,Qu@ far: I' s g,l -rl:lIltix n que los num .1 I .< lO :-;m~m!"nlo$ elf' Okazakt se u nann el rden correct 11 1nuev L [A '!4. omposicion de bases de los D A obtruIid. ,de mold -d cad na seseilla Prsdiga la 0 1 osimonde bases de Ia tOt(ilid d 1f'1 '~ in tr-ti7 .A .(1 II r fa I) AP

Jilll rasa it partlr de WI mold .onsiste tL en un meseta!quimol.ar de la s dos cadenas complementarias del DNA cir-culai - del bac e n faga It 1 ~ - * (una rno lecu la tic D N circu-lar) , La ionrposl 1 n ch' bases d - una de las cad na s 's, 24, (%, G, 4,1%; C, 1 ,5'1 r T, ~,( i.Q' supu:;ki 'III'S

]I sana r ' ra r Solv r e st p roblem a?5. Repli.caci61l del DNA K(md)crg y colao r .ldo 'l> 111 -cubaron extraeaos soiubles de B. coti 00n una mezcla d


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994 Capitulo 25 Metabolismo del DNA

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m nta el NA sintr.ti7~'JO NA por dclan r d lil horquilla d erep licacin n aIC

lehninger-capitulo 25

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