Mecanismos de reparación del DNA

1. MANTENIMIENTO
DEL ADN Y
MECANISMOS DE
REPARACION
Reordenamiento DEL DNA GENÓMICO
LIZANDRA COBAS ROQUE

2. A lo largo del día el DNA sufre
disímiles daños que son
autorreparados por
mecanismos reparadores
endógenos.
Si no pueden ser reparados
la célula sufrirá apoptosis, si
estos daños son excesivos
provocaran mutaciones.
Las mutaciones genéticas dan
origen a la biodiversidad, la
evolución y a la enfermedad.
120,000
84,000
24,000
3,120 2,280 1,320 360 9 8
50.9
35.6
10.2
1.3 1.2 1 0.2 0.01 0.01 0
10
20
30
40
50
60
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
Type of damage Events/day in DNA
Incidence %

3. MECANISMOS DE REPARACION SOBRE LA MARCHA
Es realizado por las propias DNA
Polimerasas durante la replicación, las I y III
en células procariotas y sus homólogas en
células eucariotas, en su actividad
exonucleasa en dirección 3´a 5´.
Corrigen solo cuando ha colocado un
nucleótido erróneo, más de un nucleótido
pone un freno de vuelta atrás para su
corrección. La tasa de error de la
polimerasa es de 1 por cada 108
nucleótidos por posicionamiento
Sistema de reparación no
complementaria
(MISMATCH)
Lo que escapa a la
Polimerasa:
Reconocimiento de bases
no complementarias o mal
emparejadas que se
incorporan durante la
replicación de DNA, son
reconocidas, escindidas y
reparadas por enzimas
implicadas.

4. MECANISMOS DE REPARACIÓN DIRECTOS
No hay eliminación de bases ni nucleótidos, enzimas reparan in situ el daño en el DNA.
METILACIÓN DE LA GUANINA
EN POSICION O6
METILACIÓN DE LA GUANINA EN
POSICION O6):
Este da el producto O6 metilguanina
que forma pares de bases
complementarias con Timina en vez de
con Citosina.
o-metilguanina metil transferasa tiene
en su centro activo una Cistina, detecta
un DNA cuya Guanina tiene una posición
oxidada, se coloca encima de esta parte
afectada y retira el grupo metilo
pasándolo a la cisteína y deja una
Guanina perfectamente reconstituida,
pero se oxida la proteína al captar el
metilo y quedaría inactivada

5. OTRO MECANISMO DE REPARACIÓN DIRECTO
No hay eliminación de bases ni nucleótidos, enzimas reparan in situ el daño en el DNA.
FOTORREACTIVACIÓN
Resolución de los dímeros de pirimidina
(timina), se da en animales menos complejos
que los mamíferos como procariotas y
algunos pluricelulares. Una vez detectada la
lesión, se activa el enzima foto reparador la
fotoliasa y ubicándose sobre la mutación y
con la propia energía de los fotones de la luz
UV rompe el anillo de ciclobutano
establecido entre las dos timinas alteradas.

6. ASÍ SE REPARAN EN HUMANOS LOS DAÑOS OCASIONADOS POR LOS RAYOS UV EN LAS CÉLULAS
EPITELIALES DE LA PIEL. Una variedad de reparación por escisión de nucleótidos
Proteínas XPC y XPA reconocen la lesión,
seguida de la cooperación de la proteína
de replicación A (RPA) y en otros casos
puede intervenir XPE.
Dos proteínas XPB y XPD (dos de las
subunidades de TFIIH) actúan como una
helicasa para desenrollar la hebra de la
parte dañada, aproximadamente 25 pares
de bases.
La proteína XPG es reclutada al complejo,
seguido de XPF formando un
heterodímero con la proteína ERCC1, son
endonucleasas que van a cortar el DNA
en los extremos 5´y 3´ incluyendo
aproximadamente 30 bases entorno al
dímero de timina.
DNA Polimerasa δ y sintetiza bases
nuevas, en asociación con RFC y PCNA.
Y ligasa sella los espacios entre el
esqueleto ribosa fosfato.
SI falla este mecanismo debido
a una mutación genética en los
genes XP , que se trasmite de
manera autosómica recesiva, se
produce la enfermedad
Xeroderma pigmentoso
patología muy heterogénea, lo
que determina que existan 7
grupos de complementación (A,
B, C, D, E, F y G) y una variante
de XP (XP-V). El daño de la luz
solar crea muchos puentes de
timina irreparables y ocasionan
diversos cánceres cutáneos
(Melanomas y no melanomas),
así como lesiones oculares.
Puede asociarse por lazos de
consanguinidad entre los
padres.

7. MECANISMOS DE REPARACION INDIRECTOS O POR ESCISIÓN
supone rotura de la hebra.
REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE
BASE:
- Se detecta una base impropia
del DNA, citosina
desaminada=uracilo.
- Una DNA Glucosilasa crea un
sitio AP.
- Ap edonucleasa corta el
esqueleto ribosa-fosfato.
- Desoxirribosafosfodiesterasa
retira la desoxirribosa
restante.
- DNA polimerasa coloca base
nueva
- Ligasa sella.

8. MECANISMOS DE REPARACION INDIRECTOS O POR ESCISIÓN
supone rotura de la hebra
POR ESCISIÓN DE
NUCLEÓTIDOS, E. COLI
Las bases son eliminadas como un oligonucleótido que contiene la
lesión. Este sistema reconoce una gran variedad de bases dañadas
que distorsionan la molécula del DNA (que cambian su morfología)
incluyendo los dímeros de timina y grupos voluminosos añadidos al
DNA producto de algunos carcinógenos.
En E. Coli:
La lesión del DNA es reconocida y cortado a ambos lados de la base
dañada, por los extremos 3´y 5´ que incluye una distancia de 12 o
13 bases, por escinucleasas (Complejo UvrABC).
Una helicasa elimina el oligonucleótido de 12 o 13 bases.
El espacio es rellenado por ADN Polimerasa I en dirección 5´3´.
Finalmente sella una Ligasa.

9. ROTURAS DE DOBLE HEBRA O DE CROMOSMAS
dos tipos de reparación:
Recombinación homóloga y fusión de extremos no
homólogos: Son las más peligrosas porque pueden
perderse grandes segmentos de cromosomas
FUSIÓN DE EXTREMOS NO HOMÓLOGOS:
Se unen los extremos de los cromosomas rotos sin un
patrón a seguir, produciendo en muchas ocasiones
mutaciones. La unión al azar, llamada fusión aberrante
o fusión no homologa, si las roturas han sido
importantes, genera serios problemas genotípicos y
fenotípicos.

10. Reparación por recombinación homóloga
Esta forma de reparación es más compleja,
es un mecanismo para roturas de doble
hebra por radiaciones ionizantes o
productos genotóxicos.
Cuando hay pérdida de una parte de un
cromosoma homólogo y se busca la parte
que falta en la región homóloga de su alelo y
se usa como hebra molde para sintetizar lo
que falta “lo toma prestado”
Si se juntan bases nitrogenadas equivocadas
y no distorsiona la molécula de DNA pasa
desapercibido al mecanismo de reparación
y continua siendo una mutación, lo cual
puede provocar una enfermedad genética
heredable o de Novo (durante la formación
del cigoto)
Suele ser típico de virus los cuales
usan este mecanismo para
integrarse en el genoma del
hospedador.
Otro ejemplo es el crossing over en
la prometafase 1 de la meiosis.
También se utiliza en el gene
targeting, un mecanismo para
introducir cambios genéticos en
células madre diana, premio nobel
2007

11. ¿Qué pasa cuando falla la
maquinaria reparadora o hay un
excesivo acúmulo de daños?
Algunas patologías…• Envejecimiento tisular
• Síndrome de Bloom
• Xeroderma pigmentoso
• Cáncer de cólon
• S. de Cockaine
• Cáncer de mama
• Otros tipos de cáncer
• Ciertas progerias (S. Hutchinson)
XERODERMA PIGMETOSO
Caracterizado por una hipersensibilidad cutánea a las
radiaciones U.V.
Variedad más grave: SÍNDROME DE SANCTIS CACCHIONE.
Cursa con deterioro progresivo del sistema nervioso con
convulsiones, ataxia, espasticidad e incoordinación,
hiporreflexia o arreflexia, microcefalia, trastorno del
crecimiento moderado o importante, retraso mental, sordera
neurosensorial, desarrollo sexual inmaduro, inteligencia baja y
lesiones cutáneas y cáncer en las regiones expuestas. Entidad
de muy baja prevalencia, sólo se han detectado menos de 60
casos y en el 12% se ha detectado consanguinidad entre los
progenitores.

12. PREMIO NOBEL DE QUÍMICA 2015
La teoría de la reparación de los
dímeros de timina ocasionados por
la incidencia de los rayos UV, en las
células epiteliales, fue descubierta
mediante trabajos con E. coli y
células humanas por Aziz Sancar,
unos de los científicos a los cuales se
le otorgó el premio nobel de
Química 2015, por dicho
descubrimiento, junto a otros dos
colegas que trabajaron otros
mecanismos de reparación, Paul
Modrich, el Mismatch Repair (MMR)
de bacterias y eucariotas y Tomas
Lindahl identificó la enzima
glicosilasa UNG encargada de
eliminar uracilo del ADN [1] , y
posteriormente consiguió
reconstituir completamente el
sistema de Base Excision Repair
(BER), tanto en bacterias como en
humanos. Todos contribuyeron con
su descubrimiento a un mejor
entendimiento de cómo funcionan
las células y a desarrollar mejores
fármacos para salvar vidas.

13. BIBLIOGRAFIA
• 1. Lodish H., Berk A., Matsudaira P., Kaiser C. A., Krieger M., Scott M. P., Zipursky S. L., Darnell J.
(2004). Molecular Biology of the Cell (5ena edición). Nueva York: WH Freeman. p. 963.
• 2. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman; 2000.
Section 12.4, DNA Damage and Repair and Their Role in Carcinogenesis. Disponible en
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21554/
• 3. Moore J. K., Haber J. E. (1996). «Cell cycle and genetic requirements of two pathways of
nonhomologous end-joining repair of double-strand breaks in Saccharomyces cerevisiae». Mol Cell Biol 16
(5): 2164-73. PMID 8628283.
• 4. Revistas Médicas Cubanas [Internet] La Habana.Revista Cubana de Pediatria.1998 [citado 25 de abril
2019] disponible en http://bvs.sld.cu/revistas/ped/vol70_2_98/ped09298.pdf
• 5. Universita de Valencia [Internet]Valencia. Precancer y cancer cutaneo no melanoma[citado 25 de abril
de 2019] Disponible en https://www.uv.es/derma/CLindex/CLcancer/CLprecancer.html
• 6. Revista divulgativa Encuentros en la Biología ISSN 11348496 Universidad de Málaga . Premios Nobel
2015 [citado 25 de abril de 2019] Disponible en http://www.encuentrosenlabiologia.es/2016/03/premio-
nobel-de-quimica-2015-reparacion-del-adn/