reparacion y recombinación dna

14
H emos estudiado cómo incluso los genomas más grandes y complejos pueden, en principio, replicarse con una fidelidad considerable. Sin embargo, el DNA se dete- riora, tanto en el transcurso de la replicación como mediante otros procesos. Los daños que sufre el DNA pueden ser tan simples como la incorporación errónea de una sola base o puede adoptar formas más complicadas, como la modificación química de las bases, los entrecruzamientos químicos entre las dos hebras de la doble hélice o ruptu- ras en uno o en los dos esqueletos fosfodiéster. Los resultados pueden dar lugar a la muerte o transformación celular, a cambios en la secuencia de DNA que pueden ser heredados por las generaciones futuras o al bloqueo de la propia replicación del DNA. A lo largo de la evolución han surgido varios sistemas de reparación del DNA que pueden reconocer estos defectos y, en muchos casos, devolver la molécula de DNA a su 613 Reparación y recombinación del DNA Si no se reparan los daños del DNA puede surgir un cáncer. El médico griego Hipócrates utilizó el término carcinoma (del griego karcinos, que significa “cangrejo”) para describir los tumores. Al igual que los cangrejos, algunos tumores presentan una superficie que parece un caparazón y filamentos a modo de patas. Con frecuencia, los tumores están asociados a dolores agudos, como si fuesen los pellizcos de un cangrejo. [The Art Archive/Biblioteca Estense Modena/Gianni Dagli Orti.] 35.1 La replicación del DNA puede generar errores 35.2 Los daños en el DNA se pueden detectar y reparar 35.3 La recombinación del DNA desempeña importantes funciones tanto en la replicación como en la reparación CAPÍTULO 35

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  • Hemos estudiado cmo incluso los genomas ms grandes y complejos pueden, en principio, replicarse con una fidelidad considerable. Sin embargo, el DNA se dete-riora, tanto en el transcurso de la replicacin como mediante otros procesos. Los daos que sufre el DNA pueden ser tan simples como la incorporacin errnea de una sola base o puede adoptar formas ms complicadas, como la modificacin qumica de las bases, los entrecruzamientos qumicos entre las dos hebras de la doble hlice o ruptu-ras en uno o en los dos esqueletos fosfodister. Los resultados pueden dar lugar a la muerte o transformacin celular, a cambios en la secuencia de DNA que pueden ser heredados por las generaciones futuras o al bloqueo de la propia replicacin del DNA. A lo largo de la evolucin han surgido varios sistemas de reparacin del DNA que pueden reconocer estos defectos y, en muchos casos, devolver la molcula de DNA a su

    613

    Reparacin y recombinacin del DNA

    Si no se reparan los daos del DNA puede surgir un cncer. El mdico griego Hipcrates utiliz el trmino carcinoma (del griego karcinos, que significa cangrejo) para describir los tumores. Al igual que los cangrejos, algunos tumores presentan una superficie que parece un caparazn y filamentos a modo de patas. Con frecuencia, los tumores estn asociados a dolores agudos, como si fuesen los pellizcos de un cangrejo. [The Art Archive/Biblioteca Estense Modena/Gianni Dagli Orti.]

    35.1 La replicacin del DNA puede generar errores

    35.2 Los daos en el DNA se pueden detectar y reparar

    35.3 La recombinacin del DNA desempea importantes funciones tanto en la replicacin como en la reparacin

    c A p t u L o 35

    carlosResaltarcomo durante

    carlosResaltarconsistir en alteraciones ms complicadas,

    carlosResaltarLas consecuencias pueden ser la

    carlosResaltarcambios

    carlosResaltaro el bloqueo

  • 614 35 Reparacin y recombinacin del DNA

    forma intacta. Primero estudiaremos algunas de las causas de los daos en el DNA y, despus, examinaremos los mecanismos que reparan el DNA daado.

    35.1 La replicacin del DNA puede generar erroresLos errores introducidos durante el proceso de replicacin son la causa ms simple de los daos en la doble hlice. Al aadir cada base existe la posibilidad de incorporar una base que sea incorrecta y que forme un par de bases que no es del tipo Watson-Crick. Estos pares de bases atpicos pueden distorsionar localmente la doble hlice de DNA. Adems, estos emparejamientos incorrectos pueden ser mutagnicos, es decir, pueden dar lugar a cambios permanentes en la secuencia del DNA. Cuando se replica una doble hlice que contiene un par de bases que no es del tipo Watson-Crick, las dos dobles hlices hijas tendrn secuencias diferentes porque lo ms probable es que la base mal emparejada se empareje segn el modelo de Watson-Crick. Adems de los emparejamientos incorrectos, los errores pueden deberse a inserciones, deleciones y escisiones en una hebra o en las dos. Este tipo de errores son especialmente dainos porque las polimerasas encargadas de la replicacin se pueden atascar o, incluso, se pueden desprender por completo de un molde daado. En consecuencia, la replica-cin del genoma se puede interrumpir antes de haberse completado.

    Durante la evolucin han surgido diversos mecanismos para encargarse de este tipo de interrupciones, entre los que se incluye el reclutamiento de DNA polimerasas especializadas, denominadas polimerasas que reparan lesiones o polimerasas propensas a cometer errores, en las regiones del DNA que contienen lesiones (ver la Tabla 34.1). Como estas mquinas moleculares no son tan precisas como las polimerasas encar-gadas de la replicacin, pueden replicar muchas de las regiones lesionadas del DNA. Sin embargo, un inconveniente que presenta el uso de estas enzimas es que, a la hora de replicar el DNA normal, este tipo de polimerasas son considerablemente ms pro-pensas a cometer errores que las polimerasas que normalmente se encargan de la replicacin. No obstante, estas polimerasas propensas a cometer errores permiten completar un borrador de la secuencia de la regin daada del genoma que pueda ser reparada, al menos en parte, por los procesos de reparacin del DNA. La recombina-cin del DNA (Seccin 35.3) proporciona un mecanismo adicional para recuperar las interrupciones que puedan haber surgido durante la replicacin del DNA.

    Aspecto clnico

    Algunas enfermedades genticas se deben a la extensin de repeticiones de tres nucletidosAlgunas enfermedades genticas se deben a la presencia de secuencias de DNA que son intrnsecamente propensas a generar errores durante el transcurso de la replicacin. Una clase particularmente importante de este tipo de enfermedades se caracteriza por la presencia de largas disposiciones en tndem de repeticiones de una secuencia de tres nucletidos. Un ejemplo es la enfermedad de Huntington, un trastorno neurolgico au-

    tosmico dominante que empieza a manifestarse a diver-sas edades. Los sntomas de la enfermedad de Huntington incluyen movimientos incontrolados (corea), prdida de las facultades cognitivas y alteraciones de la personalidad. En esta enfermedad, el gen mutado expresa una protena del cerebro denominada huntingtina, que contiene un seg-mento con residuos de glutamina consecutivos. Estos resi-duos estn codificados por una disposicin en tndem de secuencias CAG dentro del gen. En las personas sanas, esta secuencia se repite entre 6 y 31 veces, mientras que en las personas afectadas por la enfermedad, el nmero de repe-ticiones es de entre 36 y 82, o ms. Adems, el nmero de repeticiones tiende a ser mayor de una generacin a la si-guiente. La consecuencia es un fenmeno que se denomina anticipacin: los hijos de un progenitor afectado tienden a mostrar los sntomas de la enfermedad a edades ms tem-pranas que su padre o madre.

    C A GG T C

    C A GG T C

    C A GG T C

    C A GG T C

    C A GG T C

    CA

    GC A

    A

    G

    G

    C

    C A GG T C

    C A GG T C

    C A GG T C

    C A G

    G T C

    C A G

    G T C

    C A G

    G T C

    C A G

    G T C

    Figura 35.1 Expansin de los tripletes repetidos. Las secuencias que contienen repeticiones en tndem de una secuencia de tres nucletidos se pueden alargar ampliando el nmero de repeticiones si algunas de las repeticiones forman un bucle externo antes de la replicacin. La doble hlice formada a partir de la hebra molde de color rojo presentar secuencias adicionales que incluirn la regin que ha formado el bucle externo. El crculo representa la maquinaria de replicacin.

    carlosResaltarcorrecta.

    carlosResaltarbase,

    coma

    carlosResaltarla incorporacin

    carlosResaltarboceto

    carlosResaltarsubsanar

    carlosResaltarserie

    carlosResaltarque puede comenzar a

    carlosResaltarserie

    carlosResaltarserie

    carlosResaltarDado que

  • 35.1 Errores en el DNA 615

    La tendencia de las repeticiones de trinucletidos a extenderse se explica median-te la formacin de estructuras alternativas durante la replicacin del DNA (Figu-ra 35.1). En la hebra molde, parte de la regin repetida puede formar un bucle sin que se interrumpa el emparejamiento de las bases fuera de esa regin. Durante la replicacin, la DNA polimerasa alarga el resto de la regin repetida extendiendo la hebra mediante un mecanismo que no se conoce con detalle, pero que da lugar a un aumento del nmero de copias de la secuencia del trinucletido.

    Hay otras enfermedades neurolgicas que se caracterizan por la extensin de regio-nes que contienen repeticiones de trinucletidos. Cmo provocan la enfermedad estos largos segmentos de aminocidos repetidos? En el caso de la huntingtina, parece ser que, a medida que se alargan los segmentos de poliglutamina, son cada vez ms propensos a agregarse; las consecuencias adicionales de este tipo de agregacin todava estn sien-do objeto de investigacin. Por tanto, la enfermedad de Huntington puede considerarse como otro ejemplo de enfermedad relacionada con la agregacin de protenas (p. 61).

    Las bases se pueden daar por agentes oxidantes, por agentes alquilantes y por la luzLa integridad del DNA est continuamente en peligro, no solo por los errores come-tidos durante la replicacin, sino tambin por un conjunto de agentes qumicos. De hecho, se estima que, en una sola clula humana, cada da se producen entre 104 y 106 eventos que daan el DNA. Los agentes qumicos que modifican bases especficas del DNA tras haberse completado la replicacin se denominan mutgenos y, entre ellos, se encuentran las especies reactivas del oxgeno como el radical hidroxilo. Por ejemplo, el radical hidroxilo reacciona con la guanina formando 8-oxoguanina. Este compuesto es mutagnico porque, a menudo, durante la replicacin del DNA se em-pareja con la adenina en vez de con la citosina (Figura 35.2).

    N

    N

    N

    N

    H N

    H

    H

    H

    N

    N

    N

    N

    H O

    H

    Adenina Hipoxantina

    H

    H2O NH3

    (A) (B)

    N N

    N

    O

    N

    H

    H

    H

    O

    N

    N N

    N

    Figura 35.3 Desaminacin de la adenina. (A) La base adenina se puede desaminar formando hipoxantina. (B) La hipoxantina forma pares de bases con la citosina de forma similar a la guanina, de manera que la reaccin de desaminacin puede dar lugar a una mutacin.

    Guanina

    N

    N

    H2N N

    N

    H

    O

    8-Oxoguanina

    N

    N

    H2N N

    N

    O

    O H

    Oxidacin

    N

    N

    NN

    O

    O

    N

    H

    HH

    H

    N

    N

    N

    N

    H

    N

    HH

    H

    8-Oxoguanina Adenina

    (A) (B)

    Figura 35.2 Oxidacin de la guanina. (A) Guanina, la base que forma parte del dGMP en el DNA, se puede oxidar a 8-oxoguanina. (B) La 8-oxoguanina puede formar un par de bases con la adenina.

    Tras la replicacin, una de las hlices replicadas tendr un par de bases AT en lugar de un par de bases GC. La desaminacin es otro proceso potencialmente dai-no. Por ejemplo, la adenina se puede desaminar formando hipoxantina (Figura 35.3). Este proceso es mutagnico porque la hipoxantina se empareja con la citosina en vez de con la timina. La guanina y la citosina tambin se pueden desaminar generando bases que se emparejan de forma distinta que las bases originales.

  • 616 35 Reparacin y recombinacin del DNA

    Adems de la oxidacin y la desaminacin, las bases de los nucletidos pueden ser objeto de la adicin de una molcula hidrocarbonada, una reaccin que se de-nomina alquilacin. Un llamativo ejemplo es el de la aflatoxina B1, un compuesto producido por hongos que crecen en los cacahuetes y en otros alimentos. Una enzi-ma citocromo P450 (p. 515) convierte este compuesto en un epxido muy reactivo (Figura 35.4). Este agente reacciona con el tomo N-7 de la guanina formando un compuesto mutagnico que, con frecuencia, da lugar a la conversin de un par de ba-ses GC en un par de bases TA. Los hidrocarburos aromticos policclicos, presentes en los gases del tubo de escape de los coches y en el humo de los cigarrillos, tambin se convierten en epxidos reactivos por medio de una enzima citocromo P450. Estos epxidos alquilan el DNA, lo que explica, en parte, los efectos carcinognicos de estos contaminantes.

    El componente ultravioleta de la luz del Sol es un agente ubicuo que provoca daos en el DNA (Figura 35.5). Su principal efecto consiste en unir covalentemente bases pirimidnicas adyacentes en una misma hebra de DNA (Figura 35.6). Este tipo de dmeros de pirimidina no se puede acomodar en una doble hlice, de modo que la replicacin y la expresin gnicas se bloquean hasta que se repare la lesin.

    La radiacin electromagntica de alta energa (radiacin ionizante) como, por ejemplo, los rayos-X, puede daar el DNA produciendo concentraciones elevadas de reactivos qumicos. La exposicin a los rayos-X tambin puede provocar varios tipos de lesiones en el DNA, entre las que se incluyen las escisiones en una o en las dos hebras del DNA.

    Un epxido es un tomo de oxgeno unido a dos tomos de carbono y tambin se le denomina ter cclico. Debido a la tensin del anillo, los epxidos son particularmente reactivos.

    O

    O

    O

    O O

    OCH3

    H

    H

    O

    O

    O

    O O

    OCH3

    H

    H

    O

    Aflatoxina B1

    Citocromo P450

    Epxido de aflatoxina B1

    Aducto con el DNA (guanina alquilada)

    Reaccin con el DNA

    N

    HN

    N

    N

    O

    OH

    H2N

    O

    O

    O

    O O

    OCH3

    H

    H

    desoxirribosa

    Figura 35.4 Activacin de la aflatoxina B1. El compuesto, producido por hongos que crecen en los cacahuetes y en otros granos, se activa mediante el citocromo P450, formado una especie muy reactiva que modifica bases del DNA, como la guanina, dando lugar a mutaciones.

    carlosResaltargnica

    carlosResaltarrayos X,

    carlosResaltarrayos X

    carlosResaltarespecies reactivas. ???

    carlosResaltarformando

    carlosResaltarEste

  • 35.2 Reparacin de los daos en el DNA 617

    35.2 Los daos en el DNA se pueden detectar y repararPara proteger la integridad del mensaje gentico, en la mayora de los organismos existe una amplia gama de sistemas de reparacin del DNA. Muchos sistemas repa-ran el DNA utilizando la informacin contenida en la secuencia de la hebra que no ha resultado daada. Estos sistemas de reparacin de una sola hebra se ajustan a un mecanismo similar:

    1. Reconocen la(s) base(s) afectadas.

    2. Eliminan la(s) base(s) afectadas.

    3. Reparan el hueco resultante con una DNA polimerasa y una DNA ligasa.

    Estudiaremos brevemente algunos ejemplos de varios sistemas de reparacin que se ajustan a este esquema bsico. Aunque muchos de estos ejemplos estn tomados de E. coli, en la mayora de los organismos, seres humanos incluidos, existen los sistemas de reparacin correspondientes.

    Las mismas DNA polimerasas encargadas de la replicacin son capaces de corregir muchos de los emparejamientos incorrectos que se producen durante el transcurso de la replicacin. Por ejemplo, una subunidad de la DNA polimerasa III de E. coli funciona como una exonucleasa 39S59, tal y como se describi en el Captulo 34. Este dominio elimina los nucletidos mal emparejados a partir del extremo 39 del DNA mediante hidrlisis. Cmo detecta esta enzima si la base recin aadida es la correcta? A medi-da que se sintetiza una nueva hebra de DNA, se va corrigiendo. Si se inserta una base incorrecta, la sntesis de DNA se ralentiza y el par de bases incorrecto, con sus bases unidas dbilmente, es capaz de fluctuar y cambiar de posicin. El retraso provocado por la ralentizacin deja tiempo para que esas fluctuaciones hagan que la hebra recin sintetizada salga del centro activo de la polimerasa y vaya a parar al centro activo de la exonucleasa (ver la Figura 34.9). Una vez all, el DNA se degrada hasta su regreso al centro activo de la polimerasa para que la sntesis contine.

    En prcticamente todas las clulas existe un segundo mecanismo para corre-gir los errores cometidos durante la replicacin que no hayan sido corregidos por la exonucleasa que corrige los errores (Figura 35.7). Los sistemas de reparacin de emparejamientos incorrectos constan de, al menos, dos protenas, una para detectar el emparejamiento defectuoso y la otra para reclutar una endonucleasa que escinde la hebra de DNA recin sintetizada por un lugar prximo a la lesin. A partir de ah, una exonucleasa puede eliminar la base incorrecta y una polimerasa puede rellenar el hueco. En E. coli, las protenas que reparan emparejamientos errneos se denominan MutS y MutL, y la endonucleasa se denomina MutH.

    Cmo determina la maquinaria de reparacin de emparejamientos defectuosos cul de las bases es la incorrecta? En el caso de los organismos superiores, la respuesta no est muy clara; sin embargo, en E. coli, algunas bases de adenina de la hebra parental de DNA se encuentran metiladas, mientras que la hebra hija recin sintetizada an est sin metilar. Por tanto, la maquinaria de reparacin considera que la base unida al DNA metilado es la correcta y elimina la base infractora de la hebra hija.

    5 Explicar los mecanismos que garantizan la fidelidad de la replicacin del DNA.

    Figura 35.5 Tomando el Sol. La luz ultravioleta aumenta la pigmentacin de la piel y provoca daos en el DNA. [David R. Frazier Photolibrary/Alamy.]

    HN

    NO

    OCH3

    N

    NH

    O

    OCH3

    Dmero de timina

    Figura 35.6 Dmero formado por el entrecruzamiento de dos bases timina. La luz ultravioleta induce la formacin de entrecruzamientos entre dos pirimidinas adyacentes en una de las hebras del DNA.

    GT

    GC

    Emparejamientoincorrecto

    Exonucleasa 1

    DNA polimerasa III

    3 5

    5 3

    MutS MutL MutH

    G

    GT

    MutS MutL

    Figura 35.7 Reparacin de emparejamientos incorrectos. En E. coli, la reparacin de emparejamientos incorrectos comienza con las interacciones que se establecen entre las protenas MutS, MutL y MutH. La protena MutS reconoce un emparejamiento incorrecto G-T. MutH escinde el esqueleto en las proximidades del error. La exonucleasa I elimina un segmento de la hebra de DNA que contiene la T incorrecta y la DNA polimerasa III vuelve a sintetizar el segmento. [Tomado de R. F. Service, Science 263:15591560, 1994.]

    carlosResaltarel sol.

    cuando se refiere a la luz solar y no al planeta se suele poner en minscula.

    carlosResaltarincluido el ser humano,

    carlosResaltar3' flecha 5'

    Ver la traduccin

    carlosResaltar3'

    Ver la traduccin

    carlosResaltarse va degradando hasta que regresa al

    carlosResaltarincorporar

    carlosResaltarEntonces, MutH

    carlosResaltar263: 15591560,

    espacio

    carlosResaltarincorrecta

    carlosResaltarTodos estos

    carlosResaltarclulas,

    coma

  • A veces, el dao en el DNA se puede reparar directamente, sin tener que eliminar ningn fragmento de la molcula de DNA, un proceso que se denomina reparacin directa. Un ejemplo de reparacin directa es la escisin fotoqumica de los dmeros de timina mediante una enzima fotorreactiva denominada DNA fotoliasa. En E. coli, esta enzima es una protena de 35 kDa que se encuentra unida a los cofactores N5, N10-me-teniltetrahidrofolato y dinucletido de flavina y adenina (FAD) y que se asocia a la regin distorsionada del DNA. La enzima utiliza la energa de la luz concretamente, la absorcin de un fotn por parte de la coenzima N5, N10-meteniltetrahidrofolato dando lugar a un estado excitado que escinde el dmero en sus bases componentes.

    En E. coli, las bases modificadas, como la 8-oxoguanina o la 3-metiladenina, se escinden mediante la enzima AlkA, un ejemplo de reparacin mediante escisin de bases. La unin de esta enzima al DNA daado hace que la base afectada abandone su posicin en la doble hlice de DNA y se coloque en el centro activo de la enzima. Entonces, la enzima funciona como una glicosilasa, rompiendo el enlace glicosdico para liberar la base daada. En este momento, el esqueleto del DNA est intacto, pero falta una base. Este hueco se denomina lugar AP porque es aprico (no hay ni A ni G) o apirimidnico (no hay ni C ni T). Una endonucleasa AP reconoce este defecto y hace un corte en el esqueleto en un lugar adyacente a la base ausente. La desoxirribosa fosfodiesterasa escinde la unidad residual de desoxirribosa fosfato y la DNA polime-rasa I inserta un nucletido intacto, que vendr determinado por la base existente en la hebra complementaria intacta. Por ltimo, se cierra el corte practicado en la hebra reparada mediante la DNA ligasa (Figura 35.8).

    La reparacin mediante escisin de bases corrige la mutacin puntual ms fre-cuente en los seres humanos: CST. En el DNA eucaritico, es frecuente que la citosina se metile en la posicin 5, ya que es una forma de regulacin de la transcripcin. Cuando la 5-metilcitosina se desamina de forma espontnea se genera timina, dando lugar a un par de bases TG (Figura 35.9). Teniendo en cuenta que la T y la G son bases normales del DNA, cmo sabe la maquinaria de reparacin qu base hay que mantener y cul debe eliminar? Como la mutacin CST es tan frecuente la T del par de bases TG se considera siempre como la base incorrecta y es eliminada por las protenas de la maquinaria de reparacin mediante escisin de bases.

    5

    3

    3

    5

    5

    3

    3

    5

    5

    3

    3

    5

    5

    3

    3

    5

    5

    3

    OH

    OH

    3

    5

    DNAglicosilasa

    Lugar AP

    EndonucleasaAP

    Desoxirribosafosfodiesterasa

    DNApolimerasa

    DNAligasa

    Figura 35.9 La desaminacin de la 5-metilcitosina genera timina.

    La reparacin mediante escisin de bases tiene que reconocer una base modificada. Sin embargo, no todas las bases daadas son reconocidas por la DNA glicosilasa. Qu sistema reconoce las parejas incorrectas de nucletidos que se escapan al sistema de reparacin mediante escisin de bases? El sistema de reparacin mediante escisin de nucletidos reconoce las distorsiones provocadas en la doble hlice de DNA por la pre-sencia de una base daada. Uno de los ejemplos ms estudiados de reparacin mediante escisin de nucletidos es el que se utiliza para la escisin de dmeros de pirimidina. En E. coli, este proceso de reparacin consta de tres actividades enzimticas esenciales (Figura 35.10). En primer lugar, un complejo enzimtico formado por las protenas codificadas por los genes uvrABC detecta las distorsiones que la lesin provoca en el DNA. A continuacin, la enzima UvrABC, una excinucleasa (del latn exci, que significa cortar), corta la hebra de DNA daada por dos lugares, uno situado a una distancia de ocho nucletidos del extremo 59 del lugar daado y el otro situado a una distancia de cuatro nucletidos del extremo 39 del lugar daado. La DNA polimerasa I se introduce en el hueco as formado para llevar a cabo la sntesis que repare la lesin. El extremo 39 de la hebra cortada acta como cebador y la hebra complementaria intacta es el molde. Por ltimo, el extremo 39 del fragmento que se acaba de sintetizar y el extremo de la cadena original de DNA se unen por medio de la DNA ligasa.

    ? pREGuNtA RpIDA 1 Qu propiedad de la estructura del DNA permite la reparacin de las bases daadas por una mutacin?

    Figura 35.8 Reparacin mediante escisin de bases. El proceso de reparacin mediante escisin de bases identifica una base modificada y la elimina. A continuacin, se sustituye el nucletido completo. [Tomado de B. A. Pierce, Genetics: A Conceptual Approach, 3. ed. (W. H. Freeman and Company, 2008), p. 493.]

    618

    5-Metilcitosina

    DesaminacinN

    NO

    CH3

    NH2

    Timina

    HN

    NO

    O

    CH3

    carlosResaltarC flecha T.

    Ver la traduccin

    carlosResaltarespontnea,

    coma

    carlosResaltarDado que

    carlosResaltarC flecha T

    Ver la traduccin

    carlosResaltarfrecuente,

    coma

    carlosResaltar5'

    Ver original

    carlosResaltar3'

    Ver original

    carlosResaltar3'

    ver original

    carlosResaltar3'

    Ver original

    carlosResaltarescinucleasa

    Stryer-TruebaEn castellano decimos escisin, no excisinVer figura 35.10

  • En el DNA, la presencia de timina en lugar de uracilo permite reparar las citosinas desaminadasEn el DNA, la presencia de timina en lugar de uracilo fue un misterio durante muchos aos. Las dos bases se emparejan con la adenina. La nica diferencia entre ellas es un grupo metilo en la timina que ocupa el lugar del tomo de hidrgeno del C-5 del uracilo. Por qu se utiliza una base metilada en el DNA y no en el RNA? La existencia de un sistema de reparacin activo para corregir la desaminacin de la citosina aporta una solucin convincente a este enigma.

    En el DNA, la citosina se desamina espontneamente a una velocidad apreciable, dando lugar a uracilo. La desaminacin de la citosina puede resultar mutagnica porque el uracilo se empareja con la adenina, de modo que una de las hebras hijas tendra un par de bases UA en lugar del par de bases original CG. Esta mutacin se evita gracias a un sistema de reparacin mediante escisin de bases que identifica al uracilo como algo ajeno al DNA (Figura 35.11). La enzima a cargo de la reparacin, la uracilo DNA glicosilasa, hidroliza el enlace glicosdico entre el uracilo y la unidad de desoxirribosa, pero no acta sobre los nucletidos que contienen timina. El lugar AP que se genera se repara para volver a introducir una cistena. De esta forma, el grupo metilo de la timina es una etiqueta que permite diferenciar la timina de la citosina desaminada. Si no se utili-zase timina en el DNA, el uracilo correctamente colocado sera indistinguible del uracilo formado por desaminacin. El defecto pasara desapercibido y hara que un par de bases CG mute necesariamente a un par UA en una de las molculas hijas del DNA. En el DNA se utiliza timina en vez de uracilo para preservar la fidelidad del mensaje gentico.

    Aspecto clnico

    Muchos tipos de cncer se deben a una reparacin defectuosa del DNATal y como se describi en el Captulo 13, las mutaciones en genes asociados con el control del crecimiento dan lugar al cncer. Los defectos en los sistemas de reparacin del DNA aumentan la frecuencia global de las mutaciones y, por tanto, la probabilidad de las muta-ciones causantes del cncer. De hecho, la sinergia entre los estudios de las mutaciones que predisponen a las personas a padecer cncer y los estudios de la reparacin de DNA en organismos modelo ha sido tremendamente importante a la hora de esclarecer la bioqu-mica de las rutas de reparacin del DNA. Con frecuencia, los genes que codifican protenas que reparan el DNA son genes supresores de tumores; es decir, evitan el desarrollo de tumo-res cuando al menos una copia del gen est exenta de mutaciones deletreas. Sin embar-go, cuando las dos copias del gen estn mutadas, los tumores se desarrollan a velocidades

    Escisin de un fragmentode 12 nucletidos por laUvrABC excinucleasa

    Sntesis de DNA porla DNA polimerasa I

    Unin por laDNA ligasa

    5

    3

    3

    5

    Figura 35.10 Reparacin mediante escisin de nucletidos. Reparacin de una regin del DNA que contiene un dmero de timina mediante la accin secuencial de una excinucleasa especfica, una DNA polimerasa y una DNA ligasa. El dmero de timina se muestra en color azul y la nueva regin del DNA en color rojo. [Tomado de P. C. Hanawalt. Endeavour 31:83, 1982.]

    Figura 35.11 Reparacin del uracilo. Las bases de uridina que se forman en el DNA por la desaminacin de la citidina se escinden y se sustituyen por citidina.

    35.2 Reparacin de los daos en el DNA 619

    Uracilo DNA glicosilasa

    DNA polimerasa I DNA ligasa

    Endonucleasa AP

    carlosResaltarescinucleasa

    carlosResaltarescinucleasa

    carlosResaltarFigura 35.10

    NO SE VEN LOS COLORES DE LA FIGURA

    carlosResaltar31: 83,

    espacio

    carlosResaltarLa presencia en el DNA

    carlosResaltarel uracilo

    carlosResaltaruracilo DNA glicosilasa,

    Cursiva

    carlosResaltarha resultado de enorme importancia

    carlosResaltarsugiere una explicacin

    carlosResaltarFigura 35.11 Reparacin del uracilo.

    NO SE VE BIEN

  • mayores que las de la poblacin en general. Las personas que heredan defectos en un nico alelo supresor de tumores no desarrollan necesariamente el cncer, pero son ms suscepti-bles a la hora de desarrollar la enfermedad porque solo tiene que producirse un nuevo de-fecto en la copia normal que les queda del gen para que promover el desarrollo del cncer.

    Consideremos, por ejemplo, el xeroderma pigmentoso, una rara enfermedad hu-mana de la piel (Figura 35.12). En las personas afectadas, la piel es extremadamente sensible a la luz del Sol o a la luz ultravioleta. Durante la infancia, se ponen de ma-nifiesto graves cambios en la piel, que empeoran con el tiempo. La piel se reseca y presentan una atrofia considerable de la dermis. Aparecen queratosis, cicatrices en los prpados y lceras en la crnea. Normalmente se desarrolla el cncer de piel en varios sitios. Muchos pacientes mueren antes de cumplir los 30 aos a causa de las metstasis de estos tumores malignos de la piel. Estudios llevados a cabo con pacien-tes de xeroderma pigmentoso han puesto de manifiesto la existencia de mutaciones en genes que codifican diversas protenas. Estas protenas forman parte de la ruta de reparacin mediante escisin de nucletidos en humanos, en la que intervienen componentes parecidos a las subunidades UvrABC.

    Los defectos en otros sistemas de reparacin pueden incrementar la frecuencia de otros tumores. Por ejemplo, el cncer colorrectal hereditario sin poliposis (HNPCC, o sn-drome de Lynch) surge como consecuencia de una reparacin defectuosa de los empare-jamientos incorrectos del DNA. El HNPCC no es tan raro una de cada 200 personas puede llegar a desarrollar este tipo de cncer. Las mutaciones en dos genes, denominados hMSH2 y hMLH1, son responsables de la mayora de los casos de esta predisposicin hereditaria al cncer. Es probable que estos genes mutados permitan la acumulacin de mutaciones por todo el genoma. Con el tiempo, los genes importantes para el control de la proliferacin celular se ven alterados, lo que da lugar a la aparicin del cncer.

    La ausencia de mecanismos de reparacin y la elevada velocidad de duplicacin celular en las clulas cancerosas representan una oportunidad teraputica. Algunos de los agentes ms utilizados en la quimioterapia contra el cncer, como la ciclofosfa-mida y la cisplatina (p. 591) actan daando el DNA. En teora, las clulas cancerosas se deterioran de forma irreparable y mueren.

    Aspecto clnico

    Muchos posibles carcingenos se pueden detectar gracias a sus efectos mutagnicos en bacteriasMuchos cnceres humanos se deben a la exposicin a productos qumicos que provo-can mutaciones. Es importante identificar los compuestos que pueden causar muta-ciones y determinar su potencia de forma que se pueda minimizar la exposicin de los seres humanos a este tipo de sustancias. Bruce Ames dise un test sencillo y sensible para la deteccin de mutgenos qumicos. En el test de Ames, se coloca en una placa de Petri una fina lmina de agar-agar que contiene unas 109 bacterias de una cepa de Salmonella especialmente diseada. Estas bacterias son incapaces de crecer en ausencia de histidina porque presentan una mutacin en uno de los genes para la biosntesis de este aminocido. La adicin de un mutgeno qumico a esta placa da lugar a multitud de nuevas mutaciones. Una pequea proporcin de ellas revierten la mutacin original, haciendo que se pueda sintetizar histidina. Estos revertientes se multiplican en ausencia de una fuente externa de histidina y, despus de incubar la placa a 37 C durante dos das, aparecen en forma de colonias discretas (Figura 35.13). Por ejemplo, una muestra de 2-aminoantraceno, un conocido agente carcingeno, genera 11.000 colonias rever-tientes, en comparacin con los tan solo 30 revertientes espontneos que aparecen en su ausencia. Se puede analizar fcilmente una serie de concentraciones de un compuesto qumico para generar una curva dosis-respuesta. Normalmente, estas curvas son linea-les, lo que sugiere que no hay una concentracin umbral para la mutagnesis.

    Una caracterstica clave de este sistema de deteccin es la inclusin de un homo-genado de hgado de mamfero. Recordemos que algunos posibles carcingenos, como la aflatoxina, se convierten en sus formas activas mediante sistemas enzimticos del hgado o de otros tejidos de mamfero (p. 616). Las bacterias carecen de estas enzimas y, por tanto, la placa donde se realiza el test requiere unos pocos miligramos de un homogenado de hgado para activar este grupo de mutgenos.

    NPO

    NH

    O

    Cl

    Cl

    Ciclofosfamida

    H3N

    Pt

    H3NCl

    ClCisplatina

    Figura 35.12 Xeroderma pigmentoso. En las personas que padecen xeroderma pigmentoso, aparecen numerosas manchas hiperpigmentadas, sobre todo en las regiones de la piel expuestas al Sol. Estas manchas pueden progresar y convertirse en bultos con una superficie spera (queratosis solares) y, por ltimo, en tumores malignos de la piel. [ISM/Phototake.]

    620

    carlosResaltarque se inicie

    carlosResaltarNormalmente,

    coma

    carlosResaltary el cisplatino (p. 591),

    coma

    carlosResaltaral sol.

    Se refiere a la luz solar

    carlosResaltarCisplatino

    carlosResaltarescasos

  • 35.3 Recombinacin del DNA 621

    El test de la Salmonella se usa mucho porque ayuda a evaluar el riesgo mutagnico y carcinognico de un gran nmero de compuestos qumicos. Este ensayo bacteriano para evaluar la capacidad mutagnica es rpido y barato y complementa los estudios epidemiolgicos y los experimentos realizados con animales que, necesariamente, son ms lentos, ms laboriosos y mucho ms caros.

    35.3 La recombinacin del DNA desempea importantes funciones tanto en la replicacin como en la reparacin

    La mayora de los procesos asociados a la replicacin del DNA operan para copiar el mensaje gentico da la forma ms exacta posible. Sin embargo, varios procesos bioqumicos requieren la recombinacin de material gentico entre dos molculas de DNA. En la recombinacin gentica, se forman dos molculas hijas de DNA mediante el intercambio de material gentico entre dos molculas parentales. En qu circuns-tancias se necesitar la recombinacin para reparar el DNA?

    Las lesiones que se suelen reparar mediante recombinacin son los cortes que se producen en las dos hebras de una hlice de DNA. Los cortes en ambas hebras se producen cuando se atasca la replicacin, como cuando la polimerasa se encuentra con una muesca sin reparar en una de las hebras molde de la horquilla de replicacin (Figura 35.14). La horquilla de replicacin se colapsa, dejando un corte en las dos hebras de una de las hlices hijas. Los cortes en ambas hebras tambin pueden ser el resultado de la exposicin a radiaciones ionizantes. Las radiaciones de la regin del espectro electromagntico correspondiente a las longitudes de onda corta especial-mente los rayos-X y los rayos gamma son lo suficientemente energticas como para romper el esqueleto del DNA. Veamos cmo se puede reparar mediante recombina-cin un corte en las dos hebras causado por una radiacin ionizante.

    La recombinacin es ms eficaz cuando tiene lugar entre segmentos del DNA con una secuencia parecida. En la recombinacin homloga, las dobles hlices de DNA parental se alinean por las regiones con secuencias similares y se forman nuevas molculas de DNA mediante la ruptura y unin de los segmentos homlogos.

    Los cortes en ambas hebras se pueden reparar mediante recombinacinLa recombinacin es un proceso complejo que requiere docenas de protenas. En los seres humanos, una protena clave en la recombinacin es RAD51, una ATPasa que se une al DNA de hebra sencilla. Cmo se generan regiones de hebra sencilla en el lugar donde se ha producido un corte en ambas hebras?

    El proceso de reparacin comienza con la digestin de los extremos 59 del lugar donde se ha producido el corte, generando regiones de DNA de hebra sencilla que, en ese momento, se unen a multitud de copias de RAD51. A continuacin, el DNA de hebra sencilla desplaza una de las hebras de la doble hlice intacta mediante un proceso que depende del ATP y que se denomina invasin de la hebra. El resultado es una estructura formada por tres hebras que se conoce como bucle de desplazamiento o bucle D. Se lleva a cabo la sntesis de DNA, utilizando la hebra intacta como molde. A continuacin se produce una segunda invasin de la hebra para completar la repa-racin de la hebra daada, dando lugar a la formacin de dos estructuras con forma de aspa denominadas uniones de Holliday (Figura 35.35). La escisin de las uniones de Holliday, seguida de una ligacin genera dos dobles hlices de DNA intactas.

    Figura 35.14 Generacin de un corte en las dos hebras. La replicacin del DNA se produce en la horquilla de replicacin. Cuando la maquinaria de replicacin de una hebra se encuentra con un corte en el DNA, la replicacin se atasca. La horquilla de replicacin puede colapsar dando lugar a una hebra incompleta con un corte en las dos hebras.

    Corte en lasdos hebras

    Corte sinreparar

    Colapso dela horquillade replicacin

    (A) (B)

    Figura 35.13 Test de Ames. (A) Una placa de Petri que contiene alrededor de 109 bacterias Salmonella que no pueden sintetizar histidina. (B) La misma placa de Petri, a la que se la ha aadido un disco de papel de filtro impregnado con un mutgeno, que produce un gran nmero de revertientes que s pueden sintetizar histidina. A los dos das, los revertientes se manifiestan como anillos de colonias en torno al disco. El pequeo nmero de colonias visibles en la placa A corresponde a revertientes espontneos. [Tomado de B. N. Ames, J. McCann y E. Yamasaki. Mutat. Res. 31:347364, 1975.]

    carlosResaltar31: 347364,

    espacio

    carlosResaltarbarato,

    coma

    carlosResaltarrayos X

    carlosResaltarCorte

    En el texto nick se ha traducido como muesca

    carlosResaltarmuesca

    En la figura se ha traducido como corte

    carlosResaltarRAD51,

    En castellano, las protenas se suelen poner sin cursiva

    carlosResaltardependiente de ATP que se denomina

    carlosResaltarA continuacin,

    coma

    carlosResaltarligacin,

    coma

    carlosResaltarRAD51.

    CursivaAqu es el gen

  • 622 35 Reparacin y recombinacin del DNA

    La recombinacin es importante para diversos procesos biolgicosEn el ejemplo que ilustra el uso de la recombinacin para reparar el DNA considera-mos, para simplificar, que las secuencias de DNA de las hebras homlogas eran idn-ticas. Sin embargo, es raro que se trate de secuencias idnticas. Entre las molculas de DNA homlogas que corresponden a alelos de un mismo gen existen diferencias que pueden ser ligeras, pero tambin pueden ser considerables. En consecuencia, cuando se produce la recombinacin, se generan nuevas secuencias de DNA. Durante la meiosis, el limitado intercambio de material gentico entre cromosomas empare-jados proporciona un sencillo mecanismo para generar diversidad gentica en una poblacin. La recombinacin tambin desempea un papel crucial a la hora de ge-nerar diversidad molecular en anticuerpos y en algunas otras molculas del sistema inmunitario. Algunos virus utilizan mecanismos de recombinacin para integrar su material gentico en el DNA de una clula husped.

    La recombinacin es el fundamento de una herramienta bioqumica muy po-derosa. Se utiliza la recombinacin para mover, extraer o insertar genes durante, por ejemplo, la generacin de ratones con genes knockout (que han sido eliminados) o knock in (que han sido insertados). Se ha comprobado que este tipo de ratones modificados son valiosas herramientas experimentales.

    Por ejemplo, la estrategia de los genes knockout se ha empleado con los genes que codifican factores de transcripcin que controlan la diferenciacin de las clulas musculares. Cuando se inutilizan las dos copias del gen que codifica la protena re-guladora miogenina, el animal muere al nacer porque carece de msculo esqueltico funcional. El anlisis microscpico pone de manifiesto que los tejidos a partir de los cuales se forma normalmente el msculo contienen clulas precursoras que no han conseguido diferenciarse por completo (Figura 35.16). Los ratones heterocigo-tos, que contienen un gen normal para la miogenina y un gen alterado, tienen un aspecto normal, lo que sugiere que el nivel de expresin gnica no es esencial para su funcin. Investigaciones anlogas han demostrado la funcin de muchos otros genes y han permitido generar animales modelo para el estudio de algunas enfermedades genticas humanas conocidas.

    La meiosis es un tipo especial de divisin celular necesaria para la reproduccin sexual. En animales, la meiosis da lugar a la produccin de espermatozoides y vulos.

    Figura 35.15 Reparacin de un corte en ambas hebras utilizando la recombinacin. 1. Una exonucleasa 59 genera DNA de hebra sencilla en el lugar donde se ha producido el corte. 2. Cuando la hebra del DNA daado forma pares de bases con la hebra complementaria del DNA intacto se produce la denominada invasin de la hebra, en la que se forma un bucle de desplazamiento o bucle D. 3. Se lleva a cabo la sntesis de DNA. 4. Se produce una segunda invasin de la hebra, dando lugar a la formacin de dos uniones de Holliday. 5. Se escinden las uniones de Holliday y, tras una ligacin, se forman dos molculas intactas de DNA.

    Corte en lasdos hebras

    Pareja de molculasde DNA homlogas

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    35

    1

    2

    3

    4

    5

    carlosResaltarDNA,

    coma

    carlosResaltarAs mismo, algunos

    carlosResaltarpueden utilizarse como valiosas

    carlosResaltarconstituye el

    carlosResaltarheterocigticos,

    carlosResaltarMediante investigaciones anlogas se ha determinado

    carlosResaltary se han podido

  • Trminos clave 623

    Resumen35.1 La replicacin del DNA puede generar errores

    El DNA se puede daar de varias formas. Por ejemplo, en el transcurso de la re-plicacin del DNA se pueden incorporar bases emparejadas de forma incorrec-ta o, algunas bases individuales pueden resultar daadas, despus de la replica-cin del DNA, por oxidacin o por la adicin de hidrocarburos. Otros tipos de lesiones son la formacin de entrecruzamientos o la generacin de cortes en el esqueleto de una de las hebras del DNA o de las dos.

    35.2 Los daos en el DNA se pueden detectar y repararDiversos sistemas de reparacin detectan y reparan los daos en el DNA. La re-paracin comienza con el proceso de correccin de errores durante la replicacin del DNA: las bases mal emparejadas que se incorporaron en el transcurso de la sntesis se eliminan gracias a la actividad exonucleasa que presentan las polime-rasas encargadas de la replicacin. Algunas lesiones del DNA, como los dmeros de timina, se pueden corregir directamente mediante la actividad de enzimas es-pecficas. Otros mecanismos de reparacin del DNA eliminan una nica base da-ada (reparacin mediante escisin de bases) o fragmentos cortos de nucletidos (reparacin mediante escisin de nucletidos). Los defectos en los componentes de los sistemas de reparacin del DNA estn relacionados con la predisposicin a contraer muchos tipos distintos de cncer. Estos defectos son una diana habitual para los tratamientos contra el cncer. Muchos posibles carcingenos se pueden detectar gracias a su accin mutagnica en bacterias (el test de Ames).

    35.3 La recombinacin del DNA desempea importantes funciones tanto en la replicacin como en la reparacinRecombinacin es el intercambio de fragmentos entre dos molculas de DNA. Es importante en algunos tipos de reparacin del DNA as como en otros procesos, como la meiosis, la generacin de diversidad en los anticuerpos y en el ciclo vital de algunos virus. Algunos mecanismos de recombinacin comienzan con una invasin de la hebra, en la que una hebra sencilla del extremo de una doble hlice de DNA for-ma pares de bases con una hebra de DNA de otra doble hlice y desplaza a la hebra complementaria. Un intermediario frecuente de esta ruta, que tambin se forma en otras rutas de recombinacin, es la unin de Holliday, que consta de cuatro hebras de DNA que se unen entre s formando una estructura con forma de aspa.

    (A) (B)

    Figura 35.16 Consecuencias de la inutilizacin de genes por recombinacin. Secciones de msculo de ratones (A) normales y (B) con genes inutilizados por recombinacin, observadas con un microscopio ptico. En los ratones que tienen inutilizados los dos genes para la miogenina, los msculos no se desarrollan de manera apropiada. Las flechas indican los huesos de la pelvis, lo que permite asegurar que las dos micrografas muestran la misma regin anatmica. La M de la parte B seala una fibra muscular del ratn knockout. [Tomada de P. Hasty, A. Bradley, J. H. Morris, D. G. Edmonson, J. M. Venuti, E. N. Olson y W. H. Klein, Nature 364:501506, 1993.]

    trminos clave

    repeticin de un trinucletido (p. 614)mutgeno (p. 615)reparacin de emparejamientos

    incorrectos (p. 617)

    reparacin directa (p. 618)reparacin mediante escisin de bases

    (p. 618)reparacin mediante escisin de

    nucletidos (p. 618)

    gen de supresin de tumores (p. 619)

    test de Ames (p. 620)RAD51 (p. 621)unin de Holliday (p. 621)

    ? pREGuNtA RpIDA 2 Cuntas hebras de DNA hay en una estructura de Holliday?

    carlosResaltar364: 501506,

    espacio

    carlosResaltarre-

    carlosResaltarec-

    carlosResaltarca-

    carlosResaltarta o algunas

    sin coma

    carlosResaltar(test

    carlosResaltarknockout.

    Cursiva

    carlosResaltarcorrecta.

    carlosResaltarDNA,

    coma

    carlosResaltarResumen

  • 624 35 Reparacin y recombinacin del DNA

    ? Respuestas A LAs pREGuNtAs RpIDAs1. La propiedad del DNA de ser una doble hlice. El dao en una hebra del DNA se puede reparar utilizando la otra hebra como molde.

    2. Cuatro.

    problemas

    1. Se cometieron errores. Enumere algunas de las maneras me-diante las cuales se pueden introducir mutaciones en el DNA.

    2. Ofensa molecular. Enumere los factores comentados en este captulo que pueden provocar daos en el DNA.

    3. Tan sencillo como sumar 2 y 2. Cules son los pasos reque-ridos por todos los mecanismos de reparacin del DNA? 54. Servicio de reparacin del DNA. Enumere los servicios de reparacin responsables de mantener la integridad del DNA. 55. Triste, pero cierto. Varias generaciones de nios han odo decir a sus madres: sal de casa y v a jugar a la calle. Es bueno que te d el Sol. Por qu hoy en da se considera que quizs no sea un buen consejo?

    6. Arrancada de cuajo. Describa el proceso de reparacin de bases mediante escisin, que elimina las bases modificadas.

    7. Hora T. Explique las ventajas de utilizar en el DNA timina en vez de uracilo. 58. Coincidencia? Creo que no. En el DNA eucaritico, es fre-cuente que la citosina se metile en la posicin 5, ya que es una forma de regular la transcripcin. Las clulas eucariticas tambin disponen de un sistema de reparacin especializado que reconoce los emparejamientos incorrectos GT y los repa-ra convirtindolos en pares de bases GC. Por qu este siste-ma de reparacin es til para la clula? 59. Correcciones. En la mayora de los casos, la incorporacin incorrecta de un nucletido durante la sntesis de DNA en E. coli no da lugar a una progenie mutada. Cul es el mecanismo que explica tanta buena suerte?

    10. No me extraa que ests tan cansado. Un tipo de lesin del DNA muy frecuente en las clulas de mamfero es la escisin espontnea de la adenina o de la guanina, un proceso denomi-nado depurinacin espontnea. Se ha calculado que la veloci-dad de depurinacin espontnea es de 3 3 109 por purina y por minuto. Estos daos tienen que ser reparados. Una clula hu-mana diploide contiene 6 3 109 pb. Cuntas depurinaciones espontneas se tienen que reparar por clula y por da? 511. Espectro inducido. Las DNA fotoliasas convierten la ener-ga de la luz de la regin del ultravioleta cercano o de la regin visible (300-500 nm) en energa qumica para romper el anillo de ciclobutano de los dmeros de pirimidina. En ausencia de sustrato, estas enzimas fotorreactivas no absorben luz con una longitud de onda mayor de 300 nm. Por qu resulta ventajosa la banda de absorcin inducida por el sustrato? 5

    12. Lewis y Clark. Asigne a cada trmino la descripcin co-rrespondiente.

    problemas de interpretacin de datos para atrevidos

    13. Test de Ames. La ilustracin adjunta muestra cuatro placas de Petri de las que se utilizan para el test de Ames. Se empap un trozo de papel de filtro (el crculo de color blanco situado en el centro de cada placa) en cada una de las cuatro preparaciones que se queran ensayar y, despus, se coloc sobre la placa de Petri.

    (a) Repeticin de un trinucletido _______

    (b) Mutgeno _______(c) Reparacin de

    emparejamientos incorrectos _______

    (d) Reparacin directa _______

    (e) Reparacin mediante escisin de bases _______

    (f) Reparacin mediante escisin de nucletidos _______

    (g) Gen supresor de tumores _______

    (h) RAD51 _______(i) Unin de Holliday

    _______(j) Recombinacin _______

    1. Reparacin del DNA sin que se elimine ningn fragmento del DNA

    2. Con frecuencia, se trata de genes que reparan el DNA

    3. Una ATPasa que se une al DNA de hebra sencillaA

    4. Intercambio de informacin gentica

    5. Agentes qumicos que alteran el DNA

    6. Requiere actividad glicosilasa

    7. Mecanismo de repara-cin codificado en E. coli por uvrABC

    8. Intermediario de la recombinacin

    9. Su expansin provoca la enfermedad de Hunting-ton

    10. Requiere MutS, MutL y

    MutH

    (A) Control: sin mutgeno (B) Mutgeno conocido

    (C) Muestra experimental (D) Muestra experimental, despus de ser tratada con un homogenado de hgado

    carlosResaltara las

    carlosResaltaralgunas formas de introducir

    carlosResaltarsol.

    carlosResaltarsencilla

    carlosResaltary ve

    carlosResaltarregin cercana al ultravioleta ???

  • Problemas 625

    Las cuatro preparaciones consistan en: (A) agua pura (control), (B) un conocido mutgeno, (C) un compuesto qu-mico cuya capacidad mutagnica se est investigando y (D) el mismo compuesto qumico despus de ser tratado con un ho-mogenado de hgado. En cada caso se determin el nmero de revertientes, que se manifiestan en forma de colonias visibles sobre las placas de Petri.

    (a) Para qu sirve la placa control, expuesta simplemente al agua?(b) Por qu es una buena idea utilizar un mutgeno conoci-do en este sistema experimental?(c) Cmo interpretara los resultados obtenidos con el com-puesto experimental?(d) Qu componentes del hgado son responsables de los efectos observados en la preparacin D?

    14. Ya sale el Sol, pero yo digo que no es bueno. Entre los cauca-sianos, el tipo de cncer ms frecuente es el cncer de piel, ya que representa casi la mitad de todos los casos de cncer que se producen cada ao en los Estados Unidos. Se espera que, este ao, ms de dos millones de personas desarrollen un cncer de piel de tipo no melanoma. Por suerte, este tipo de cncer de piel se trata fcilmente. La exposicin al Sol es el principal agente ambiental implicado en la induccin del cncer de piel de tipo no melanoma. El grfico adjunto muestra el porcenta-je acumulativo de pacientes con cncer de piel de tipo no me-

    lanoma en funcin de la edad a la que aparece este tipo de cncer en pacientes normales y en pacientes con xeroderma pigmentoso (XP). 5

    (a) De los dos grupos de pacientes, cul es el ms susceptible al cncer de piel?(b) Explique la respuesta al apartado a.(c) Sugiera una hiptesis de por qu en las personas normales el cncer de piel tarda aproximadamente seis dcadas en de-sarrollarse.

    Tymoczko: Biochemistry: A Short Course, 2EPerm. Fig.: 35019 New Fig.: 35-UN02First Draft: 2011-09-13

    100

    90

    80

    70

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    09070503010 806040200

    Porc

    enta

    je a

    cum

    ulat

    ivo

    Edad (aos)

    XP

    Normal

    [Tomado de K. H. Kramer, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94:1114, 1997.]

    En la direccin www.whfreeman.com/tymoczko2e se pueden encontrar lecturas recomendadas para este captulo.

    carlosResaltaral sol

    carlosResaltar94: 1114,

    espacio