Transcript Reparación y Recombinación del DNA

Reparación del DNA
Daño al DNA puede ocasionar
mutaciones
• Los daños en el DNA son minimizados por sistemas que los
reconocen y corrigen
SISTEMA DE REPARACIÓN
EXITOSO
Sin consecuencias
Daño al DNA
SISTEMA DE REPARACIÓN
X
Daño al DNA
MUTACIÓN
Daños espontáneos al DNA
5000-10000 al día
inestable
100 al día
S
i
t
i
o
s
A
P
Desaminación: pueden generar “hot spots”
C-G
T-A
Tautómeros
Daños inducidos al DNA
Radiaciones ionizantes: rayos X
pueden causar rompimiento en el
DNA
La metil guanosina se aparea de forma
incorrecta con la timina causando un
cambio de G-C a T-A
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
Fotoreactivación
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)
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
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.coliSistema Uvr ABC: Remoción
de 12nt
EucariontesRemoción 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
Reparación de bases mal
apareadas(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
 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
Respuesta SOS
polII
polIV
Pol V
Mecanismos de Reparación en Eucariontes
Mecanismos de reparación
en Eucariontes (NER)
Participan > de 25 proteínas
Reconoce el daño
3 síndromes
XP-B Helicasas que forman parte
XP-D de TFIIH
Abre las cadenas
XP-A confirma la presencia del daño
XP-G; XP-F endonucleasas
Corrige el error
XPA-XPG
CSA y CSB
ATM: vía de transducción de señales
RECOMBINACIÓN
Recombinación homóloga
Recombinación no homóloga
Recombinación homóloga
Recombinación entre cromátidas
hermanas
Recombinación entre cromosomas
homólogos
El modelo Holliday
(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
Uniones Holliday
Uniones Holliday
Resolución de las uniones Holliday
Holliday junction
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
RecD
RecB
= velocidad
≠ velocidad
3´
Vía RecBCD
5´
Ocasionalmente
+ frecuente
Vía RecBCD
Proteína RecA
37kDa
Aprox 8,000 a 10,000
Aumenta a 70,000 en SOS
3 nucleótidos/monómero que se extiende
en dirección 5´--3´
Enzimas bacterianas que catalizan la recombinación
RecA Intercambio de cadenas de DNA
RuvA, B Migración de los entrecruces.
RuvA es tetramérica y tiene alta afinidad
por 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