reparaciÓn-recombinaciÓn daño del adn · reparaciÓn-recombinaciÓn • importancia del tema....

REPARACIÓNREPARACIÓN--RECOMBINACIÓNRECOMBINACIÓN•• Importancia del Importancia del

tema.tema.•• Fidelidad de la Fidelidad de la

replicación. Daños replicación. Daños en el ADN y en el ADN y sistemas de sistemas de reparación del reparación del ADN.ADN.

•• Recombinación: Recombinación: concepto, concepto, clasificación, clasificación, modelos, modelos, enzimología.enzimología.

•• Consecuencias Consecuencias genéticas de la genéticas de la Recombinación.Recombinación.

Daño del ADNDaño del ADN•• Como toda molécula el ADN participa de diversas reacciones Como toda molécula el ADN participa de diversas reacciones químicas, y como tal puede eventualmente sufrir modificaciones.químicas, y como tal puede eventualmente sufrir modificaciones.

••Dichas modificaciones pueden ser Dichas modificaciones pueden ser ••espontáneas espontáneas

••inducidas por diversos agentes inducidas por diversos agentes ••físicos físicos ••químicos químicos ••biológicos.biológicos.

Tipos de daño que ocurren en el ADN

5000 5000 depurinacionesdepurinaciones/día/ célula/día/ célula

100 100 desaminacionesdesaminaciones/día / célula/día / célula

ESPONTÁNEOS:ESPONTÁNEOS:••depurinacionesdepurinaciones

••desaminacionesdesaminaciones

Son formas alternativas isoméricas de las bases Son formas alternativas isoméricas de las bases nitrogenadasnitrogenadas que cambian el patrón de que cambian el patrón de apareamiento normal.apareamiento normal.

..Las variantes son de Las variantes son de cetoceto a a enol enol para para timina y timina y guaninaguanina y dey de aminoamino aa iminoimino para para citosina y citosina y adeninaadenina

••Cambios Cambios tautoméricostautoméricos de basede base

Cambios Cambios tautoméricostautoméricos durante la replicacióndurante la replicación

Tipos de daño que ocurren en el ADN

Figura a: sitios proclives a modificaciones- oxidación- hidrólisis- metilación

INDUCIDOS:INDUCIDOS:

QuímicosQuímicos

los agentes alquilantes los agentes alquilantes adicionan grupos metilo o etilo adicionan grupos metilo o etilo en diversas bases del ADNen diversas bases del ADN

FísicosFísicosExposición a UV: Dímeros de Exposición a UV: Dímeros de pirimidinapirimidina

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación

1)1) Fidelidad de la Fidelidad de la polimerasapolimerasa

2)2) Sistemas de reparación directaSistemas de reparación directa

3)3) Reparación por escisión.Reparación por escisión.

4)4) Sistemas de reparación postSistemas de reparación post--replicación.replicación.


•• Esta dada por la actividad Esta dada por la actividad exonucleasaexonucleasa 3´3´--´5´´5´•• Requerimiento de Requerimiento de primersprimers

•• Imposibilidad de la Imposibilidad de la polimerasapolimerasa de agregar nucleótidos si de agregar nucleótidos si no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previosno hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos

•• Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´--5´.5´.

Fidelidad intrínseca de la maquinaria de Fidelidad intrínseca de la maquinaria de replicación (10replicación (10--99pb)pb)


1)1) Sistemas de reparación directa.Sistemas de reparación directa.a.a. FotorreactivaciónFotorreactivación:: eliminación eliminación

de dímeros de pirimidina. de dímeros de pirimidina. (procariotas y plantas)(procariotas y plantas)

b.b. Remoción del metilo en ORemoción del metilo en O66 de de guaninaguanina (la (la met ilaciónmetilación se produce por se produce por agentes alquilantes)agentes alquilantes)

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación 2) 2) Reparación por escisión.Reparación por escisión.2a: 2a: Reparación por Reparación por escisión de baseescisión de base 2b: 2b: Reparación por Reparación por

escisión de nucleótidoescisión de nucleótido


2c: Sistema de 2c: Sistema de reparación por reparación por apareamiento erróneo.apareamiento erróneo.¿Cómo se diferencia la hebra ¿Cómo se diferencia la hebra parentalparental de la nueva?de la nueva?_E. _E. ColiColi: la hebra : la hebra parentalparental está está metiladametilada.._Eucariotas: la hebra nueva _Eucariotas: la hebra nueva presenta roturas de simple hebra.presenta roturas de simple hebra.

2d: Sistema de reparación 2d: Sistema de reparación acoplada a la transcripción.acoplada a la transcripción._Se reparan preferentemente las _Se reparan preferentemente las hebras t ranscriptas. (factores de la hebras t ranscriptas. (factores de la t rasncripcióntrasncripción que actúan en la que actúan en la maquinaria de reparación, maquinaria de reparación, ej.ej. TFIIH)TFIIH)

3) 3) Sistemas de Sistemas de reparación postreparación post--replicación.replicación.

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación3a: Reparación 3a: Reparación recombinatoriarecombinatoria. . La La hebra hebra parentalparental no dañada rellena el espacio no dañada rellena el espacio opuesto al sitio dañado en la otra molécula opuesto al sitio dañado en la otra molécula hija, mediante recombinación entre secuencias hija, mediante recombinación entre secuencias homólogas. homólogas.


Mantenimiento de la Mantenimiento de la informacioninformacion hereditariahereditaria

La replicación del material genético es esencial a la vida

Errores en la replicación son el origen de lasenfermedades hereditarias

Errores en la replicación son causa primariade canceres

Existen patologías por incapacidad de reparar errores cometidos en la replicación

La recombinación aumenta la variabilidad y genera diversidad

mitosis

mitosis

meiosis

DNA RECOMBINATION

RecombinaciónRecombinaciónImportancia de la variabilidad génicaImportancia de la variabilidad génica::

--La estabilidad génica es crucial para la supervivencia La estabilidad génica es crucial para la supervivencia a corto plazo.a corto plazo.

--A largo plazo, la supervivencia de los organismos A largo plazo, la supervivencia de los organismos puede depender de la puede depender de la variación génicavariación génica,,mediante la cual células y organismos pueden mediante la cual células y organismos pueden adaptarse a las variaciones del ambiente.adaptarse a las variaciones del ambiente.

--La propiedad del ADN de experimentar La propiedad del ADN de experimentar reordenaciones determina que se formen nuevas reordenaciones determina que se formen nuevas combinaciones génicas, sustrato molecular de la combinaciones génicas, sustrato molecular de la variabilidad génica. variabilidad génica.

Donde y cuando sucede la Donde y cuando sucede la recombinación homóloga....?recombinación homóloga....?

--Durante la formación de gametos: MEIOSISDurante la formación de gametos: MEIOSIS

Donde y cuando sucede la Donde y cuando sucede la recombinación homóloga....?recombinación homóloga....?

Aumento de la variabilidad genética:Aumento de la variabilidad genética:--Varios niveles:Varios niveles:1) Dado por la combinación aleatoria de los 1) Dado por la combinación aleatoria de los cromosomas paternos y maternos.cromosomas paternos y maternos.

Consecuencias genéticas de la Consecuencias genéticas de la recombinaciónrecombinación

2223 23 gametos diferentesgametos diferentes

1) La recombinación aumenta el 1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre número de combinaciones entre alelos paternos y maternos.alelos paternos y maternos.

2) Permite ir eliminando 2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras alelos deletéreos tras diversas generaciones.diversas generaciones.

3) Ofrece mecanismos 3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.de reparación del ADN.

““Por estos motivos y Por estos motivos y muchos más, es que muchos más, es que la reproducción la reproducción sexual ha sido tan sexual ha sido tan efectiva a lo largo de efectiva a lo largo de la evolución”.la evolución”.

Consecuencias genéticas Consecuencias genéticas de la recombinaciónde la recombinación

RecombinaciónRecombinaciónConcepto:Concepto: Implica la ruptura física y posterior unión de Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de forma tal que intercambian el hebras de ADN de forma tal que intercambian el contenido de ADN resultando en dos “nuevas” hebras.contenido de ADN resultando en dos “nuevas” hebras.Clasificación: Clasificación:

1)1) HOMÓLOGAHOMÓLOGA: requiere grandes regiones de : requiere grandes regiones de homología. homología. ((ej.ej. recombinación meiótica)recombinación meiótica)

2)2) SITIO ESPECÍFICASITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas : se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.de homología.((ej.ej. reorganizaciones del ADN reorganizaciones del ADN ––genes de Igs, genes de Igs, inserción viral)inserción viral)

3)3) TRANSPOSICIÓN:TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas. secuencias homólogas. ((transposonestransposones, , retrotransposonesretrotransposones, , etcetc))

Recombinación homólogaRecombinación homóloga

Primeros indicios:Primeros indicios:

MorganMorgan (1910)(1910)

Análisis de Análisis de ligamiento.ligamiento.


Primeros indicios:Primeros indicios:

--Habría un Habría un intercambio físico intercambio físico de información de información hereditaria.hereditaria.

--Relación directa Relación directa entre la entre la frecuencia de frecuencia de recombinación y recombinación y distancia de distancia de mapa.mapa.

--Sienta las bases Sienta las bases del mapeo del mapeo genético.genético.

Recombinación homólogaRecombinación homólogaModelo de Modelo de RobinRobin HollidayHolliday (1964):(1964):


Intermediario Intermediario HollidayHolliday

Forma ChiForma Chi


Resolución del Resolución del intermediario intermediario HollidayHolliday::

Se forman moléculas Se forman moléculas recombinantesrecombinantes, con un sector , con un sector heterodúplexheterodúplex..

No se forman moléculas No se forman moléculas recombinantesrecombinantes. Persiste un . Persiste un sector sector heterodúplexheterodúplex..


Inicio Intermediario de Holliday

Resolución

Recombinación homólogaRecombinación homólogaOtros modelos del inicio del evento Otros modelos del inicio del evento recombinacionalrecombinacional::

1975: 1975: Modelo de Modelo de rotura de simple rotura de simple hebra en una sola hebra en una sola molécula de ADN.molécula de ADN.

Modelo de Modelo de rotura de rotura de doble doble hebra en hebra en una sola una sola molécula molécula de ADNde ADN..

(la más (la más aceptada aceptada actualmente)actualmente)

A pesar de los múltiples modelos del comienzo de la recombinacióA pesar de los múltiples modelos del comienzo de la recombinación, la n, la unión unión HollidayHolliday de hebra cruzada continúa siendo el intermediario central de hebra cruzada continúa siendo el intermediario central del proceso.del proceso.


Enzimología de la recombinación homólogaEnzimología de la recombinación homóloga

Fenómeno estudiado Fenómeno estudiado fundamentalmente en bacterias, pero fundamentalmente en bacterias, pero con homólogos en eucariotas:con homólogos en eucariotas:

--RecRec BCD:BCD: Con su actividad Con su actividad helicasahelicasa desenrrollnadesenrrollna el ADN, y el ADN, y cuando encuentra la cuando encuentra la secuencia “chi” (GCTGGTGG) secuencia “chi” (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento sustrato de reconocimiento para Rec A.para Rec A.

Enzimología de la recombinación homólogaEnzimología de la recombinación homóloga--RecRec BCD:BCD: Con su actividad Con su actividad

helicasahelicasa desenrrollnadesenrrollna el ADN, y el ADN, y cuando encuentra la cuando encuentra la secuencia “chi” (GCTGGTGG) secuencia “chi” (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento sustrato de reconocimiento para Rec A.para Rec A.

--RecRec A: Se une al ADN A: Se une al ADN simple hebra. simple hebra. Promueve la invasión Promueve la invasión de una hebra a la de una hebra a la otra molécula de otra molécula de ADN, reconociendo ADN, reconociendo secuencias de alta secuencias de alta homología. homología.

Enzimología de la recombinación homólogaEnzimología de la recombinación homóloga Enzimología de la recombinación homólogaEnzimología de la recombinación homóloga

--RecRec A:A: RAD 51RAD 51(homólogo en levaduras)(homólogo en levaduras)

Enzimología de la recombinación homólogaEnzimología de la recombinación homóloga--RuvRuv AB:AB: Complejo enzimático (Complejo enzimático (helicasahelicasa) que ) que promueve la migración de ramaspromueve la migración de ramas

Enzimología de la Enzimología de la recombinación homólogarecombinación homóloga

--RuvRuv C:C: ((resolvasa)Complejoresolvasa)Complejoenzimático con función enzimático con función endonucleasaendonucleasa que promueve la que promueve la rotura y unión de las moléculas de rotura y unión de las moléculas de ADN del intermediario ADN del intermediario HollidayHolliday. .

Determina según las hebras que Determina según las hebras que corte si se van a producir corte si se van a producir moléculas moléculas recombinantesrecombinantes o no.o no.

1) La recombinación aumenta el número de combinaciones 1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre alelos paternos y maternos.entre alelos paternos y maternos.

2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas 2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones.generaciones.

3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.

Consecuencias genéticas de la recombinaciónConsecuencias genéticas de la recombinación RecombinaciónRecombinación

Clasificación: Clasificación:

1)1) HOMÓLOGAHOMÓLOGA: requiere grandes regiones de : requiere grandes regiones de homología. homología. ((ej.ej. recombinación meiótica)recombinación meiótica)

2)2) SITIO ESPECÍFICASITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas : se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.de homología.((ej.ej. reorganizaciones del ADN reorganizaciones del ADN ––genes de Igs, genes de Igs, inserción viral)inserción viral)

3)3) TRANSPOSICIÓN:TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas. secuencias homólogas. ((tranposonestranposones, , retrotransposonesretrotransposones, , etcetc))

--El reordenamiento entre El reordenamiento entre moléculas de ADN se produce moléculas de ADN se produce en sitios específicos.en sitios específicos.

Recombinación sitio específicaRecombinación sitio específica

--Integración de bacteriófagos:Integración de bacteriófagos:

--Integración de bacteriófagos:Integración de bacteriófagos:--El reordenamiento entre moléculas de El reordenamiento entre moléculas de ADN se produce en sitios específicos.ADN se produce en sitios específicos.


--Genes de Inmunoglobulina y Genes de Inmunoglobulina y receptores Treceptores T


RecombinasasRecombinasas::RAG 1 & 2RAG 1 & 2

--Genes de Inmunoglobulina Genes de Inmunoglobulina y receptores Ty receptores T

Recombinación Recombinación sitio específicasitio específica

RecombinasasRecombinasas::RAG 1 & 2RAG 1 & 2

TransposiciónTransposición

Clasificación:Clasificación:

--VìaVìa intermediario de ADN.intermediario de ADN.

--VìaVìa intermediario de ARNintermediario de ARN

Concepto:Concepto:

--La transposición implica el La transposición implica el movimiento de secuencias movimiento de secuencias a través del genoma.a través del genoma.

_Descubiertos a través de _Descubiertos a través de evidencias genéticas por evidencias genéticas por McClintockMcClintock (50´) (50´)

AplicacionesAplicaciones

ADN recombinanteADN recombinante

InactivacionInactivacion génica por recombinacióngénica por recombinación

(animales(animales transgénicostransgénicos))

reparaciÓn-recombinaciÓn daño del adn · reparaciÓn-recombinaciÓn • importancia del tema....

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