REPARACIÓNREPARACIÓN--RECOMBINACIÓNRECOMBINACIÓN

• Importancia del tema.• Fidelidad de la

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

• Recombinación: concepto, clasificación, modelos, enzimología.

• Consecuencias genéticas de la Recombinación.

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

•Dichas modificaciones pueden ser :•espontáneas

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

Tipos de daño que ocurren en el ADN

5000 depurinaciones/día/ célula

100 desaminaciones/día / célula

ESPONTÁNEOS:•depurinaciones

•desaminaciones

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

Las variantes son de ceto a enol para timina y guanina y de amino a imino para citosina y adenina.

•Cambios tautoméricos de 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:

Químicos

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

FísicosExposición a UV: Dímeros de pirimidina

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.

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación

• Esta dada por la actividad exonucleasa 3´-´5´.

• Requerimiento de cebadores.

• Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos.

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

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

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación

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

de dímeros de pirimidina. (procariotas y plantas)

b. Remoción del metilo en O6 de guanina (la metilación se produce por agentes alquilantes)

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

escisión de nucleótido

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación

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

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

3) Sistemas de reparación post-replicación.

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

Reparación Reparación recombinacionalrecombinacional

Sistemas de reparaciónSistemas de reparación

Mantenimiento de la información hereditariaMantenimiento de la información hereditaria

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 cánceres.

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 génica:

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

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

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

ConsecuenciasConsecuenciasgenéticas de la genéticas de la

recombinación...recombinación...

Dónde y cuándo sucede la Dónde y cuándo sucede la recombinación homóloga....?recombinación homóloga....?

-Durante la formación de gametos: MEIOSIS

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

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

Consecuencias genéticas de la recombinaciónConsecuencias genéticas de la recombinación

2223 23 gametos diferentesgametos diferentes

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

2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones.

3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.

Consecuencias genéticas de la recombinaciónConsecuencias genéticas de la recombinación

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

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

Clasificación:

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

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

3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas. (transposones, retrotransposones, etc)

Recombinación homólogaRecombinación homóloga

Primeros indicios:

Morgan (1910)

Análisis de ligamiento.

Recombinación homólogaRecombinación homólogaPrimeros indicios:

- Habría un intercambio físico de información hereditaria.

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

- Sienta las bases del mapeo genético.

Recombinación homólogaRecombinación homóloga

Modelo de Robin Holliday (1964):

Recombinación homólogaRecombinación homóloga

Intermediario HollidayForma Chi

Recombinación homólogaRecombinación homóloga

Resolución del intermediario Holliday:

Se forman moléculas recombinantes, con un sector heterodúplex.

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

Recombinación homólogaRecombinación homóloga

Inicio Intermediario de Holliday

Resolución

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

(la más aceptada actualmente)

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

Recombinación homólogaRecombinación homóloga