mecanismos de reparación del ADN

1. REPARACIÓN
DEL ADN

2. Existen múltiples maneras para dañar el ADN…
Agentes Físicos:
• Radiación UV solar  Dimerización de pirimidinas (T·T, C·T y C·C.)
• Rayos X y gama  Ionizan a las moléculas que rodean el ADN
generando especies altamente reactivas que rompen una o ambas
cadenas.

3. Agentes Químicos
• Naturales P. Ej. Toxinas que forman aductos covalentes con el ADN
• Sintéticos Etilmetanosulfonato EMS (acetilación), Nitrosaminas
(metilación)
Metilación o acetilación de las bases
en los átomos (O/N) que participan
en la formación de puentes de H,
desestabiliza la doble hélice de DNA
y hace esa zona susceptible a
mutación.
…. Y estos daños solamente conducen a una mutación cuando no son reparados

4. 4
Lesiones del DNA que requieren reparación
Lesión del DNA Causa
Pérdida de una base Eliminación de purinas por ácidos y calor (en el genoma
humano, hidrólisis espontánea de 10.000 enlaces
glucosídicos/día )
Base alterada Radiaciones ionizantes, agentes alquilantes, especies
reactivas de oxígeno (ROS: O2
-., HO., H2O2)
Base incorrecta Desaminación espontánea (C pasa a U y A pasa a
hipoxantina), errores en la replicación no corregidos por
exo 3’-5’)
Deleción/Inserción Agentes intercalantes (naranja de acridina, proflavina)
Dímeros de pirimidina Radiación UV
Rotura de las cadenas Radiación ionizante, agentes químicos (bleomicina)

5. 5
oxidación hidrólisis
metilación no controlada
El tamaño de las flechas indica la frecuencia relativa de cada acontecimiento
Estas alteraciones conducen a la
despurinación o desaminación de la doble cadena de DNA
 Alteraciones espontáneas que requieren reparación del DNA

6. Los tipos de daño que desencadenan los sistemas de
reparación se pueden dividir en dos clases generales:
1) Cambios de una base
Errores en la
replicación

7. Desaminación
100 al día

8. 8
Desaminación
de bases
adenina hipoxantina
guanina xantina
citosina uracilo
timina
no hay desaminación
5-metil citosina timina
Fig 5-52 .- Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col.

9. 2)Distorsiones estructurales: dímeros de pirimidinas. Otros ejemplos son
la introducción de enlaces covalentes entre bases de cadenas opuestas y la
adición de aductos.
Entrecruzamiento covalente de
pirimidinas adyacentes en la
misma cadena de DNA.
Generalmente son timinas.

10. Alquilación
Depurinación
La característica común de todos estos cambios que el segmento
de la agregación dañado se mantiene en el ADN y continua
causando problemas estructurales, induce mutaciones o ambas,
hasta que se retira.
Sitio apúrico
(AP)
5000 al día

11. MECANISMOS DE REPARACION
1- Sistemas de Reparación
directos
a. fotorreactivacion: eliminación
de dímeros de pirimidina
Enzima encargada es la fotoliasa

13. • remocion del metilo en O6 de
guanina (la metilacion se porduce por
agentes alquilantes

14. Sistemas de Reparación Indirecta
Reparación por Escisión (BER , NER, MMR)

15. Reparación por escisión de
Nucleótidos (NER)
Escinucleasa (excinucleasa, hidrólisis de
dos enlaces fosfodiéster) uvrABC repara
dímeros de timina, otros fotoproductos
y bases dañadas.
Escinucleasa (246 kDa, subunidades (A,
B y C)
UvrA se une al DNA en la región dañada.
UvrB/UvrC tienen actividad 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.

16. Reparación por escisión de
Bases (BER)
1) Iniciado por DNA glicosilasa
específica 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 (mamíferos).
5) DNA ligasa

17. Reparación post- replicativa
Su principal tarea es remover bases mal aparadas
y pequeños “loops” introducidos por inserciones /
deleciones durante la replicación
una metilasa reconoce DNA recientemente
replicado (dam) e intervienen las proteínas “mut”
(helicasas, etc). En otros organismos pueden ser
otras señales.
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 del apareamiento MMR (mismatch repair”):
)

19. 19
Reparación de roturas de doble cadena
Las roturas de doble cadena son potencialmente letales
Causas de rotura de doble hebra
• Radiaciones ionizantes
(rayos g, rayos X)
• Especies de oxígeno reactivas
• Quimioterápicos (bleomicina)

20. 20
Fig 23-32 .- Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col.
DNA-PK: Proteína quinasa
dependiente de DNA
Proteína KU: ATPasa
dependiente de DNA con
actividad helicasa
Unión de extremos no-homólogos
KU desenrrolla los
extremos del molde hasta
que regiones muy cortas
(2-6 pb) puedan aparearse
p. ej.: nucleasas; eliminan los
extremos no apareados
Se eliminan pb

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ATM: proteína quinasa
activada por rotura de
cadena doble
Unión de extremos homólogos:
recombinación homóloga
Un filamento nucleoproteíco
busca la secuencia homóloga
de DNA doble sobre la
cromátida hermana
RAD51: conduce el
apareamiento de DNA
homólogos e invasión de
cadenas

22. 22

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La proteína p53 detiene el ciclo
celular si el DNA está dañado
Fig17-33.-BiologíaMoleculardelaCélula4ªed.,Albertsycol.

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Fig23-23.-BiologíaCelularyMolecular5ªed.,Lodishycol.
La quinasa ATM activa p53

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Enfermedades asociadas con alteraciónes en el sistema
de reparación por unión de extremos homólogos
ANEMIA DE FANCONI
Síntomas: Anomalías de desarrollo (infertilidad, deformidades esqueleto)
Anemia
Elevada predisposición a padecer leucemia mieloide
CÁNCER DE MAMA HEREDITARIO
Por deficiencia en BRCA-1 y BRCA-2
ATAXIA TELANGIECTASIA
Inestabilidad genómica, Disfuncióin del sistema inmune
Predisposición a padecer linfomas, leucemias.
Producida por alteraciones en la proteína quinasa ATM

26. 26
Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col.

27. 8.2.1 Sitios “AP”
Genéricamente se entiende por “sitio AP” un
punto del genoma (ADN) que ha sufrido la
pérdida espontánea de la base nitrogenada; en
este caso la base se “desengancha” de la
ribosa generándose un sitio (AP) “apurínico” o
“apirimidínico” (según la base que se pierda).
Se calcula que en una célula humana se
generan al día unos 5.000 sitios AP. La
polimerasa encuentra dificultades para replicar
una zona donde hay un sitio AP, por lo que la
alteración debería repararse antes de que la
horquilla replicativa o la maquinaria
transcripcional alcance esa zona.