Reparacin del DNA Dao al DNA puede ocasionar

Reparación del DNA

Daño al DNA puede ocasionar mutaciones • Los daños en el DNA son minimizados por sistemas que los reconocen y corrigen SISTEMA DE REPARACIÓN EXITOSO Sin consecuencias Daño al DNA SISTEMA DE REPARACIÓN Daño al DNA X MUTACIÓN

Daños espontáneos al DNA 5000 -10000 al día inestable S i t i o s A P 100 al día

Desaminación: pueden generar “hot spots” C-G T-A

Tautómeros

Daños inducidos al DNA Radiaciones ionizantes: rayos X pueden causar rompimiento en el DNA La metil guanosina se aparea de forma incorrecta con la timina causando un cambio de G-C a T-A

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).

Reparación Fotoreactivación

Desmetilación

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 Escisio n (BER , NER, MMR) • Reparación de nucleótidos (NER) aislados por lesión UV: necesita la otra hebra como templado (hasta 30 bp). Intervienen las endonucleasas uvr. A, B, C y la helicasa uvr. D. 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)

2) Reparación Indrecta de Daño al DNA 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

Reparación por escisión de Nucleótidos (NER) Escinucleasa uvr. ABC realiza este tipo de reparación en dímeros de timina, otros fotoproductos y bases dañadas. Escinucleasa (246 k. Da) está compuesta por tres subunidades (A, B y C) Uvr. A (dímero con actividad de ATPasa) se une al DNA en la región dañada. Uvr. B/Uvr. C 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. E. coli Sistema Uvr ABC: Remoción de 12 nt Eucariontes Remoción de 24 -29 nt Uvr. D

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

Reparación de bases mal apareadas(MMR) E. coli genes mut S, L, H Reemplaza hasta 1 kb Metilación diferencial (dam, dcm) Mut. S reconoce el mismatch Mut. H 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 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 G 2 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 G 1

Mecanismos de reparación cuando las dos cadenas se dañan

NHEJ en bacterias

NHEJ en bacterias

Respuesta SOS pol. II pol. IV Pol V

Mecanismos de Reparación en Eucariontes

Mecanismos de reparación en Eucariontes (NER) Participan > de 25 proteínas Reconoce el daño 3 síndromes XP-B Helicasas que forman parte XP-D de TFIIH Abre las cadenas XP-A confirma la presencia del daño XP-G; XP-F endonucleasas Corrige el error

XPA-XPG CSA y CSB

ATM: vía de transducción de señales

RECOMBINACIÓN Recombinación homóloga Recombinación no homóloga

Recombinación homóloga Recombinación entre cromátidas hermanas Recombinación entre cromosomas homólogos

El modelo Holliday (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

Uniones Holliday

Uniones Holliday

Resolución de las uniones Holliday junction

El modelo de Holliday explica la conversión genética

El modelo Meselson-Radding

El modelo de Meselson-Radding

El modelo de la cadena doble fragmentada

Vía Rec. BCD

Secuencia Chi • • • Estimula la recombinación en forma direccional 5´-GCTGGTGG-3´ Octámero sobre-representado en el genoma de E. coli. Existen aprox 1, 008 sitios Chi. Aparecen en promedio cada 4. 5 kpb. 75% de los sitios Chi están orientados hacia el origen de la replicación

Rec. BCD 134 k. Da 129 k. Da 67 k. Da

Translocación bipolar Rec. D Rec. B = velocidad ≠ velocidad

3´ Vía Rec. BCD 5´ Ocasionalmente + frecuente

Vía Rec. BCD

Proteína Rec. A 37 k. Da Aprox 8, 000 a 10, 000 Aumenta a 70, 000 en SOS 3 nucleótidos/monómero que se extiende en dirección 5´--3´

Enzimas bacterianas que catalizan la recombinación Rec. A Intercambio de cadenas de DNA Ruv. A, B Migración de los entrecruces. Ruv. A es tetramérica y tiene alta afinidad por HJ independiente de la secuencia. Ruv. B es hexamérica y tiene afinidad por DNA. Tiene actividad de ATPasa que es estimulada por unión a Ruv. A. Ruv. C Nucleasa resuelve entrecruzamientos

Proteínas Ruv. A, Ruv. B

Resolvasa Ruv. C Homodímero de 19 k. Da

Reparación por recombinación

Reparación post-replicativa