III Unidad Reparación del ADN PDF

III Unidad Reparación del ADN Profesor: MSc. Eliezer Ramos  REPARACIÓN DEL DNA Muchas lesiones en el DNA son corregidos de inmediato por unos procesos, que en conjunto se denominan REPARACIÓN DEL DNA. FACTORES QUE PRODUCEN CAMBIOS EN UNA CELULA HUMANA DIA A DIA: Calor Accide...

III Unidad Reparación del ADN Profesor: MSc. Eliezer Ramos  REPARACIÓN DEL DNA Muchas lesiones en el DNA son corregidos de inmediato por unos procesos, que en conjunto se denominan REPARACIÓN DEL DNA. FACTORES QUE PRODUCEN CAMBIOS EN UNA CELULA HUMANA DIA A DIA: Calor Accidentes metabolicos Distintos tipos de radiacion y exposicion a sustancias del ambiente  Menos de 1 de cada mil cambios accidentales de bases en el DNA da lugar a una mutación permanente. El resto son eliminados con una eficacia extraordinaria, mediante la reparación del DNA.  Estudios recientes de las consecuencias de una capacidad reducida para la reparación del DNA en humanos han relacionado muchas enfermedades humanas con una menor capacidad de reparación. NOMBRE FENOTIPO ENZIMA O PROCESO AFECTADO MSH2, 2, 6, MLH1, PMS2 Cancer de colon Reparacion de errores Xeroderma pigmentosum (XP) Cancer de piel, sensibilidad celular a rayos UV, Reparacion por eliminacion de nucleotidos Grupos A-G anormalidades neurologicas. Variante XP Sensibilidad celular a UV, cancer de piel Sintesis de la translesion mediante la DNA polimerasa Ataxia telangiectasia Leucemia, linfoma, sensibilidad a rayosv, Proteina ATM, una proteina quinada que se nestabilidad del genoma activa por roturas del DNA de doble cadena BRCA2 Cancer de mama, de ovarios y próstata Reparacion por recombinancion homologa Sindrome de Werner Envejecimiento prematuro, cancer en Exonucleasa 3 ´´accesoria para la replicacion diferentes lugares, inestabilidad del genoma Sindrome de Bloom Cancer en diferentes lugares, atrofia en el DNA helicasa accesoria para la replicacion crecimiento, inestabilidad del genoma Anemia de fanconi grupos A-G Anormalidades congenitas, leucemia, Reparacion por entrecruzamiento del DNA inestabilidad del genoma. intercatenario Paciente 46 BR Hipersensibilidad a agentes que dañan el DNA, DNA ligasa I inestabilidad del genoma. SI NO FUERAN CORREGIDAS, LAS ALTERACIONES ESPONTANEAS DEL DNA PODRIAN CAMBIAR RAPIDAMENTE LAS SECUENCIAS DEL DNA Son las reacciones químicas espontaneas mas frecuentes que provocan daños importantes en el DNA de las celulas.  Despurinación: La célula pierde bases puricas (adenina y guanina) porque los enlaces N-glucosidicos entre estas bases y la desoxirribosa se hidrolizan espontáneamente. Desaminación: En el DNA también se produce una reacción de Desaminación de citosina a uracilo. Muchos de estos cambios, podrían conducir, si no se corrigieran, a la eliminación de uno o mas pares de bases o la sustitución de un par de bases de la cadena de ADN hija; entonces la mutación se propagaría a las siguientes generaciones celulares.  LA DOBLE HÉLICE DE DNA ES REPARADA CON RAPIDEZ Es muy adecuada para la reparación ya que contiene dos copias de toda la información. Cuando se daña una de las cadenas, la cadena complementaria retiene una copia intacta con la misma informacion y restablece la cadena dañada.  LAS ALTERACIONES DEL DNA PUEDEN SER ELIMINADAS POR MÁS DE UNA VIA Las celulas disponen de muchas vias para reparar su DNA y utilizan distintas enzimas que actuan sobre distintos tipos de lesiones. En este proceso: La porcion de DNA dañada es eliminada. Se restablece la secuencia original de DNA mediante una DNA polimerasa que utiliza la cadena no dañada como patron. La rotura que queda en la doble helice se sella mediante la DNA ligasa.  Reparacion por eliminacion de bases: Cada una de las enzimas DNA glucosilasas reconoce un tipo de base de DNA alterada y cataliza su eliminacion por hidrolisis. Estas enzimas eliminan: C desaminadas A desaminadas Bases alquiladas u oxidadas Bases con anillos abiertos Funcionamiento: Se cree que estas enzimas se desplazan por el DNA con la capacidad de darle la vuelta a las bases para evaluar su estado.  Reparacion por eliminacion de nucleotidos: Este mecanismo es capaz de eliminar casi cualquier tipo de gran lesion del DNA que genere un cambio importante en la estructura de la doble helice DNA. Funcionamiento: Su complejo multienzimatico rastrea la reaccion covalente de bases con las moleculas de hidrocarburos o con varios dimeros de pirimidina. El acoplamiento de la reparación del DNA a la transcripción asegura que el DNA mas importante de la célula se repara de forma eficiente.  Todo el DNA de una célula esta bajo constante vigilancia. La RNA polimerasa, se detiene ante una lesión de DNA se detiene. El daño es reparado. Se reanuda la transcripción. Las propiedades químicas de las bases del DNA facilitan la detección de las alteraciones Es importante que la naturaleza de las cuatro bases de DNA permita distinguir entre bases dañadas y no dañadas de forma clara. Las propiedades químicas de las bases del DNA facilitan la detección de las alteraciones Se utilizan DNA polimerasas especiales para reparar el DNA en casos de emergencia. Las roturas en la doble cadena son reparadas de forma eficiente. Las alteraciones del DNA retrasan la progresión del ciclo celular.  Recombinación homóloga La recombinación homológica es crucial para la reparación de ructuras del DNA y otros tipos de daño celular, esta también puede reorganizar secuencias de DNA. Éstas reordenaciones alteran tanto las versiones de genes presentes en el genoma como el momento y nivel de expresión de los genes. La recombinación homóloga tiene muchas utilidades en la célula. Es mecanismo de reparación más versátil.  Las células regulas la recombinación homóloga en la reparación del DNA Algunos tipos de daño del DNA presentan peligro para la célula deforma que debe estar delicadamente regulada. LA secuencia de ADN en un cromosoma homólogo puede quedar no funcional después de repararse utilizando el otro cromosoma homólogo como patrón. La pérdida de heterocigosidad puede ser observada como un desafortunado efecto secundario de la versatilidad de la recombinación homológica.  La recombinación homóloga tiene características comunes en todas las células La visión actual de la recombinación homóloga como un mecanismo crítico de reparación del DN en todas las células ha evolucionado lentamente desde su descubrimiento inicial como componente clave en el proceso especializado de la meiosis en plantas y animales.  Apareamiento de bases de DNA Las características de la recombinación homóloga es que solo tiene lugar entre dúplex del DNA que tiene largas regiones de secuencias similares (homólogas). En su forma sencilla, este tipo de interacción de apareamiento de bases se puede simular en un tubo de ensayo permitiendo que se forme de nuevo la doble hélice de DNA a partir de sus cadenas separadas.  La proteína RecA Permite que una molécula de una sóla cadena de DNA se aparee con una región homóloga de una doble hélice. Cada monómero de RecA tiene varios sitios de unión al DNA Cada uno de los sitios se una a una cadena sencilla. Con otro de los sitios se une a la doble hélice con secuencia homóloga de la cadena sencilla. Formación de una triple hélice. Intercambian cadenas. La recombinación puede reparar de forma perfecta roturas del DNA  Recombinación homóloga puede reparar de forma perfecta roturas en la doble cadena del DNA -ROTURAS -REPARACIÓN -EXTREMOS NO HOMÓLOGOS (TRANSLOCACIÓN CROMOSOMICA) -La recombinación repara las roturas de las cadenas(sin pérdida o alteración nucleótidos -En la mayoría de las células esta reparación sucede después de la replicación -DNA HIJO puede utilizarse como patrón  Las células regulan estrechamente la utilización de la recombinación homóloga en la reparación del DNA La recombinación presenta algunas veces peligro a la célula -puede quedar no funcional después de repararse Perdida de heterocigosidad -> la formación de canceres (versatilidad) -rencobinación en ausencia de daño en el DNA ENZIMAS CATALIZAN LA REPARACIÓN Brcal y Brcal2 Rad51 INACTIVA – Brcal2 DNA E.coli SOS --- DNA polimerasas de baja fidelidad  La recombinación sucede sobre todo en cromosomas homólogos paternos y maternos En vez de cromosomas idénticos e un duplex que se acaba de replicar y hay apareamiento por una rotura en la doble cadena Resolución (cortarse) Entrecruzamiento RuvA Estabilizar al Ruvb isómero Isomerización (coordinación de la migración de las dos cadenas)llegar a juntarse Interiores (cruzan) Exteriores Unión de holliday Bacteria (Ruvc) No hay secuencia idénticas en los nucleótidos -Corrección de errores -Conversión genica Distribución esperada de los alelos (forma alternativa de un gen) Corrección de errores de apareamiento evita la recombinación promiscua entre dos secuencia de ADN mal aparadas Gracias por su atención