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REPARACIÓN
DEL ADN
• Daño: Se refiere a cambios químicos en el DNA.
• Mutación: Se refiere a cambios en la secuencia de
bases del DNA.
Existen múltiples maneras para dañar el ADN…
Agentes Físicos:
• Radiación UV solar  Dimerización de pirimidinas (T·T, C·T y C·C.)
• Rayos X y gama  Ionizan a las moléculas que rodean el ADN
generando especies altamente reactivas que rompen una o ambas
cadenas.
Agentes Químicos
• Naturales P. Ej. Toxinas que forman aductos covalentes con el ADN
• Sintéticos Etilmetanosulfonato EMS (acetilación), Nitrosaminas
(metilación)
Metilación o acetilación de las bases
en los átomos (O/N) que participan
en la formación de puentes de H,
desestabiliza la doble hélice de DNA
y hace esa zona susceptible a
mutación.
…. Y estos daños solamente conducen a una mutación cuando no son reparados
Los tipos de daño que desencadenan los sistemas de
reparación se pueden dividir en dos clases generales:
1) Cambios de una base: afectan la secuencia, pero no la estructura
total del DNA. Ellos no afectan la transcripción o replicación, cuando
las cadenas del DNA dúplex se separan. Así estos cambios ejercen su
daño sobre futuras generaciones a través de las consecuencias del
cambio en la secuencia del DNA.
Errores en la
replicación
Desaminación
100 al día
2)Distorsiones estructurales: ellas causan un impedimento físico a la
replicación y transcripción. Un ejemplo muy estudiado es la formación de
dímeros de pirimidinas. Otros ejemplos son la introducción de enlaces
covalentes entre bases de cadenas opuestas y la adición de aductos.
Entrecruzamiento covalente de
pirimidinas adyacentes en la
misma cadena de DNA.
Generalmente son timinas.
Alquilación
Sitio apúrico
(AP)
Depurinación
5000 al día
La característica común de todos estos cambios que el segmento
de la agregación dañado se mantiene en el ADN y continua
causando problemas estructurales, induce mutaciones o ambas,
hasta que se retira.
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 ADNpolimerasas.
• Fotoreactivación (ruptura de los dímeros de pirimidinas por acción de una
fotoliasa (phr) activada mediante luz visible).
2- Sistemas de Reparación Indirecta
Hay intervención de nucleasas y ADN-polimerasas. Se necesita 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 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
 una metilasa reconoce DNA recientemente replicado (dam) e
intervienen las proteínas “mut” (helicasas, etc). En otros
organismos pueden ser otras señales.
 Reduce los errores de replicación de 10-7 a 10-10 pb / replicación
 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
1)Reparación Directa de Daño al DNA
Fotoreactivación
• Sistema de reparación acttivado por presencia de luz.
• Fotoliasa.-Detecta al DNA dañado y se une a éste. La enzima absorbe luz azul
y se activa. Rompe los enlaces covalentes entre los dímeros de timina.
• La enzima se disocia y se separa del DNA.
2)Reparación Indrecta de Daño al DNA
Reparación por escisión de Bases
(BER)
1) Iniciado por DNA glicosilasa específica
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 (mamíferos).
5) DNA ligasa
De acuerdo al tipo de glicosilasa que inicie el mecanismo
puede seguir distintas vías de reparación
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 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.coliSistema Uvr ABC: Remoción de 12nt
EucariotaRemoción de 24-29 nt
Reparación del apareamiento MMR
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
Mecanismos de reparación cuando las dos cadenas se dañan
Unión de extremos no homólogos
(NHEJ)
Recombinación
Homóloga
Reparación por recombinación
Reparación sujeta a errores
Inducción del sistema SOS
Activado por el frenado del complejo replicativo por daño en el DNA no reparado
 Desacoplamiento de replicación de cadena líder y retrasada
•Activación de proteína Rec A por unión a DNA de cadena sencilla
•Rec A (coproteasa)Degradación de Lex A (represor transcripcional)
•Activación de transcripción de alrededor de 40 genes
Los de productos de
umuC y umuD forman
las subunidades de la
DNA polimerasa V
RecA se une a DNA de
cadena sencilla
•Se observa una alta tasa de mutación
En resumen….
Agente causal
Tipo de Daño
Tipo de
Reparación
Actividad de RuvA
www.sdsc.edu/journals/mbb/ruva.html