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Reparación del DNA
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Daño al DNA puede ocasionar mutaciones
• Los daños en el DNA son minimizados por sistemas que los reconocen y corrigen
Daño al DNA
SISTEMA DE REPARACIÓN EXITOSO
Sin consecuencias
Daño al DNA
SISTEMA DE REPARACIÓN
X MUTACIÓN
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Daños espontáneos al DNA
100 al día
5000-10000 al día Sitios AP
inestable
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Desaminación: pueden generar “hot spots”
C-G T-A
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Tautómeros
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Daños inducidos al DNA
La metil guanosina se aparea de forma incorrecta con la timina causando un cambio de G-C a T-A
Radiaciones ionizantes: rayos X pueden causar rompimiento en el DNA
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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).
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Reparación FotoreacHvación
PL FOTOLIASA
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Desmetilación
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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.
ü 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)
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Reparación por escisión de Bases (BER)
1) Iniciado por DNA glicosilasa específicaè 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 β (mamíferos). 5) DNA ligasa
2) Reparación Indrecta de Daño al DNA
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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 t i enen ac t i v idad 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.coliSistema Uvr ABC: Remoción de 12nt EucariontesRemoción de 24-29 nt
UvrD
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! Reparación post- replicativa
• Reparación del apareamiento (MMR) (“mismatch repair”):
ü Su principal tarea es remover bases mal aparadas y pequeños “loops” introducidos por inserciones / deleciones durante la replicación
ü Reduce los errores de replicación de 10-7 a 10-10 pb / replicación
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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 de bases mal apareadas(MMR)
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!… Reparación post- replicativa
• Recombinación Homóloga (HR) ü Reparación de ambas cadenas ü Usa ADN homólogo como templado y es altamente exacto ü Más activo durante la Fase S y G2
ü Unión de extremos no homólogos (NHEJ) ü Reparación de ambas cadenas ü No usa ADN templado y generalmente se pierden algunos
nucleótidos. ü Más activo en la Fase G1
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Mecanismos de reparación cuando las dos cadenas se dañan
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Unión de terminales no homólogas (NHJE)
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polII polIV
Pol V
Respuesta SOS
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Mecanismos de Reparación en Eucariontes
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Reconoce el daño
XP-B XP-D
Helicasas que forman parte de TFIIH
XP-A confirma la presencia del daño
XP-G; XP-F endonucleasas
Mecanismos de reparación en Eucariontes (NER)
3 síndromes
Abre las cadenas
Corrige el error
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XPA-XPG CSA y CSB
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ATM: vía de transducción de señales
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RECOMBINACIÓN
Recombinación homóloga Recombinación no homóloga
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Recombinación entre cromátidas hermanas
Recombinación entre cromosomas homólogos
Recombinación homóloga
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(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
El modelo Holliday
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Uniones Holliday
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Holliday junction
Resolución de las uniones Holliday
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El modelo de Holliday explica la conversión genética
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Uniones Holliday
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El modelo Meselson-Radding
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El modelo de Meselson-Radding
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El modelo de la cadena doble fragmentada
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Vía RecBCD
Chi (χ) 5´GCTGGTGG 3´ 1000 siBos chi, aprox. 1 cada 5 kpb
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Vía RecBCD
Helicasa: Rec D 5´--3´ Rec B 3´--5´
Rec D Degrada ambas, pero preferentemente la cadena sencilla con la terminal 3´
Se genera una cadena sencilla con extremo 3´ en la secuencia chi
Rec A se recluta a la cadena sencilla
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Proteína RecA
3 nucleótidos/monómero
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Enzimas bacterianas que catalizan la recombinación
RecA Intercambio de cadenas de DNA RuvA, B Migración de los entrecruces. Apareamiento máximo RuvC Nucleasa resuelve entrecruzamientos
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Proteínas RuvA,RuvB y RuvC
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Proteínas RuvA,RuvB y RuvC
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Reparación por recombinación
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Reparación post-replicativa