Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN

8/16/2019 Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación del ADN

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHETUMAL

LIC. EN BIOLOGÍA.

Materia: Genética Molecular

Profesor: Samuel Rosado Martin

Alumna: Arriaga Piñón Zita Paulette

5° Semestre. Grupo ZB. Turno Vespertino

“Análisis comparativo de los mecanismos de replicación y reparación

del ADN”

A 14 de octubre de 2014


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Índice

Índice Introducción

Mecanismos de replicación de ADN

Mecanismos de reparación de ADN


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Introducción

La reproducción es una propiedad fundamental de todos los sistemas

vivos. Es un proceso que puede observarse en diferentes niveles: los organismosse duplican por medio de la reproducción sexual o asexual, las células por

división celular y el material genético por replicación del DNA (ácido

desoxirribonucleico).

La maquinaria que replica el DNA también tiene otra capacidad: la

reparación del material genético dañado. Estos son dos procesos: replicación y

reparación del DNA, de los que hablaremos en este trabajo.

Se presume que la capacidad de autorreplicación fue una de las primeras

propiedades importantes que aparecieron durante la evolución de las formas de

vida primitiva más tempranas. Sin la capacidad de propagarse, cualquier

molécula biológica primitiva estaba destinada a desaparecer. Los portadores

tempranos de la información genética fueron tal vez las moléculas de RNA

(ácido ribonucleico), capaces de autorreplicarse.

A medida que la evolución progresó y las moléculas de RNA se

reemplazaron por moléculas de DNA como material genético, el proceso de lareplicación adquirió complejidad y requirió un gran número de componentes

auxiliares. En consecuencia, a pesar de que una molécula de DNA contiene la

información para su propia duplicación, carece de la capacidad para realizar

esta actividad por sí misma. Como Richard Lewontin expresó, “la imagen

común del DNA como molécula autorreplicable se describe de mejor forma

como una carta que se autoduplica. La carta necesita una fotocopiadora; el DNA

necesita una célula”.

Mecanismos de replicación de ADN

La estructura que propusieron Watson y Crick en 1953 para el DNA

incluía un mecanismo que sugería su “autoduplicación”.


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Las dos cadenas de la doble hélice se mantienen juntas por medio de

puentes de hidrógeno entre las bases. De manera individual, tales puentes son

débiles y pueden romperse con facilidad.

Watson y Crick supusieron que la replicación ocurría por separación

gradual de las cadenas de la doble hélice algo muy semejante a la separación de

las dos mitades de una cremallera. Como las dos cadenas son complementarias,

cada cadena contiene la información requerida para la construcción de la otra

cadena. Una vez que las cadenas se separan, cada una puede actuar como

plantilla para dirigir la síntesis de la cadena complementaria y restaurar el

estado de doble cadena.

De acuerdo con esta propuesta,

cada uno de los dúplex hijos debía

consistir en una cadena completa

heredada del dúplex parental y una

cadena completa sintetizada de nueva

cuenta. La replicación de este tipo se dice

que es semiconservadora puesto que cada

dúplex descendiente contiene una cadena

de la estructura parental. En ausencia de

información del mecanismo encargado de

la replicación, se consideraron otras dos propuestas relacionadas con este

proceso.

En la replicación conservadora las dos

cadenas originales debían permanecer juntas

(después de servir como plantillas), así como

también las dos cadenas sintetizadas denuevo. Como resultado, una de las cadenas

dúplex hijas debía contener sólo el DNA

parental, mientras que las otras dúplex hijas,

sólo el DNA resintetizado.


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En la replicación dispersiva las

cadenas parentales deben cortarse en

fragmentos y las nuevas cadenas

sintetizarse en segmentos cortos. Porconsiguiente, los fragmentos previos y

los nuevos deben unirse para formar

cadenas completas. Como resultado, los

dúplex hijos contendrían cadenas

constituidas por DNA nuevo y antiguo.

Para decidir entre estas tres

posibilidades fue necesario distinguir las cadenas de DNA sintetizadas de nueva

cuenta a partir de las cadenas de DNA original que sirvieron como plantillas.

Esto lo llevaron a cabo en 1957 Matthew Meselson y Franklin Stahl del

California Institute of Technology en estudios que utilizaron bacterias e isótopos

de nitrógeno pesado (15N) y ligero (14N) para distinguir entre las cadenas de

DNA parentales y las resintetizadas. Estos experimentos demuestran de modo

inequívoco que la replicación tiene lugar de manera semiconservadora.

.

La replicación del ADN procarionte se inicia en una secuencia específica

del cromosoma denominada OriC. Aparte de otras enzimas, el proceso de

replicación exige la participación de una enzima (helicasa) capaz de desenrollar

el ADN y exponerlo, otra enzima (primasa) capaz de sintetizar los cebadores que

inician el proceso y una enzima o enzimas (polimerasa de ADN dependientes de

ADN) que únicamente sintetiza una copia del ADN en presencia de una

secuencia cebadora a la que añadir nucleótidos y tan sólo trabajan en dirección

5’ a 3’.

Es:

Semiconservativa.

Bidireccional.


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Iniciando en un solo punto llamado Ori C, “O”, origen o replicón y

tiene dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación.

Replicón tienen la información genética necesaria para auto

replicarse.Semidiscontinua.

En dirección: 5'- 3‘

Ocurre en el citoplasma.

La replicación cromosómica se inicia en la membrana y cada cromosoma

hijo se ancla a una porción diferente de la misma. Los procesos de formación de

la membrana bacteriana, síntesis de peptidoglucano y división celular ser llevan

a cabo de forma coordinada.

A medida que crece la membrana bacteriana, los cromosomas hijos se

separan. Se inicia el proceso de división celular, la cual, se puede visualizar por

el comienzo de la formación del tabique que separa a las dos células hijas.

Pueden ponerse en marcha nuevos episodios de iniciación incluso antes de que

haya terminado la replicación cromosómica y la división celular.

En una horquilla de replicación una de las hélices se sintetiza de forma

continua hélice conductora o líder, mientras que la otra hélice se sintetiza demanera discontinua en fragmentos cortos (de Okasaki), lo que se conoce como

hélice retardada o retrasada.

En el proceso de replicación participan varias proteínas como “ADN

polimerasa”, “ARN polimerasa”, “Helicasa”, “Topoisomerasa”, “Ligasa”,

“Primasas” y la proteína SSB:

La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma

continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada.

La helicasa rompe los puentes de hidrogeno de la doble hélice

permitiendo el avance de la horquilla de replicación.

El ADN Ligasa une los fragmentos de Okazaki.


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La ADN girasa (Topoisomerasa) impide que el ADN se enrede debido al

superenrrollamineto producido por la separación de la doble hélice.

La Primasa sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la

cadena complementaria a la cadena rezagada, junto con la helicasa forma la

Primosoma.

Las proteínas SSB se unen la hebra discontinua de ADN, impidiendo que

esta se una consigo misma.

.

La replicación viral es una serie de procedimientos mediante los

cuales se lleva a cabo la multiplicación de las partículas virales en el interior de

una célula hospedadora.

La replicación del ADN viral es generalmente semiconservativa, es decir

cada cadena del ADN parental se conserva y por apareamiento con las bases

complementarias se duplica, produciéndose como resultado final dos moléculas

de ADN, cada una de las cuales está formada por una cadena de ADN parental y

una nueva cadena sintetizada.

A diferencia de lo que sucede con el ADN, la replicación del ARN es un

fenómeno único de los virus ya que la maquinaria genética de la célula se basa

exclusivamente en el uso del ADN como ADN-ADN o ADN-ARN. Por lo tanto,

para la duplicación de su genoma, así como acontecía para la síntesis de sus

ARNm, los virus ARN deben necesariamente aportar la enzima ARN polimerasa

ARN dependiente.

La expresión genética se divide en fases temprana y tardía. La replicación

del ADN del SV40/polioma ocurre en el núcleo. Los antígenos T grandes son

necesarios para la replicación del ADN. Se unen a los orígenes de replicación.

Es:

Semiconservativa.

Bidireccional


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Hay dos horquillas de replicación por cada genoma circular de

AND.

Continua.

En dirección: 5'- 3‘Ocurre en el núcleo de la célula hospedera en el caso de ADN y en

el caso de ARN se sintetizan en el citoplasma.

El ADN se replica por un mecanismo de dislocación de las hebras.

Requiere como cebador una proteína, codificada por el virus, y otra proteína

también codificada por el virus que actúa con DNA polimerasa. La replicación

de l a molécula lineal y bicatenaria de DNA (como adenovirus) puede iniciarse

en cualquiera de los dos extremos simultáneamente.

En los virus de ARN de cadena positiva, el virión (genoma) tiene el

mismo sentido que un ARNm y por tanto funciona como tal. Este ARNm puede

ser traducido inmediatamente luego de la infección de la célula huésped,

mientras que en el caso del ARN de cadena negativa el virión tiene sentido

negativo (complementario al ARNm) y debe de ser, por tanto, copiado en un

ARNm de sentido positivo complementario antes de que las proteínas puedan

ser sintetizadas.

.

Es similar a la de los procariontes, pero tiene algunas diferencias

importantes. Es:

Semiconservativa.

Bidireccional.

Existe una hebra conductora y una hebra retrasada con

fragmentos de Okazaki.

Se inicia en ORI (puede haber unos 100 o más orígenes a la vez).

Replicón tienen la información genética necesaria para auto

replicarse.

Semidiscontinua.

En dirección: 5'- 3‘


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Ocurre en el nucleo.

El proceso es mucho mejor regulado y más complejo por estar

estrictamente adecuado al ciclo celular. Las polimerasas son más complejas y

además la polimerasa de la hebra continua es diferente a la de la hebra

discontinua. De la hebra continua se encarga la polimerasa δ y de la

discontinua, la α. Las helicasas difieren en estructura, las primasas se

encuentran adosadas a la ADN-pol α. El resto del proceso es muy parecido. El

RNA cebador es retirado por el complejo de reparación de la célula. Se requiere

un complejo especial, la Telomerasa, para replicar los extremos finales de los

cromosomas.

En los eucariotas, el DNA se encuentra bloqueado por histonas y otras

proteínas nucleares (formando cromatina) y por lo tanto es imposible que pueda

ser replicado sin mecanismos especiales de regulación, por lo tanto, para que la

replicación pueda iniciar, la cromatina debe ser primero re-estructurada.

Pol α, inicia la síntesis (también llamada Primasa): Una subunidad

pequeña (Pri S) funciona como Primasa (sintetiza el RNA cebador), la

subunidad mayor, con la actividad de polimerasa de la Pol α, alarga el cebador

utilizando desoxinucleótidos trifosfatos. Después de agregar unos 20nucleótidos se separa y el resto del alargamiento es realizado por la Pol ε (en la

hebra conductora) y por la Pol δ (en la hebra retrasada).

Pol β, función de reparación: Está implicada en la reparación del DNA, en

la supresión de bases y en el rellenado de espacios dejados en la hebra

retrasada.

Pol γ, replicación del genoma mitocondrial: Replica y repara el DNA

mitocondrial.

Pol δ, elongación: Altamente procesiva y con actividad de exonucleasa

3'→5' para corregir errores. Es la polimerasa que se encarga, probablemente, de

la replicación de la hebra retrasada.


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Pol ε: Altamente procesiva y con actividad de exonucleasa 3’→5’ para

corregir errores. Es la polimerasa que se encarga, probablemente, de la

replicación de la hebra conductora.

El desenrollamiento del DNA se inicia en el DUE (DNA-unwinding

element), y una vez producido, la síntesis de DNA puede iniciarse en cada una

de las hebras de DNA resultantes.

Los orígenes de replicación son los puntos fijos, situados en la doble

hélice de DNA, a partir de los cuales se lleva cabo la replicación, que avanza de

forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla. En organismos

eucarióticos, la replicación del DNA se inicia en múltiples orígenes a la vez (hay

uno cada 20 kb aproximadamente), es decir, hay multitud de replicones.

Los organismos eucariotas poseen cromosomas lineales en los cuales se

presenta el problema de su acortamiento durante la replicación debido a que al

eliminar el cebador de los fragmentos de Okazaki del extremo 5' de la cadena

retardada del telómero del nuevo cromosoma lineal se produce un hueco que no

puede ser rellenado por acción de la DNA polimerasa, puesto que solo

funcionan en dirección 5' - 3' y necesitan un extremo 3'–OH, y en el final del

cromosoma no hay espacio para regenerar el RNA cebador necesario para donarel extremo 3'–OH y completar la síntesis del último fragmento de Okazaki.

De esta manera, en las células somáticas ya maduras se acortan los

telómeros a razón de 100 a 150 nucleótidos en cada proceso replicativo.

La telomerasa (TERT) es una transcriptasa reversa que sintetiza DNA a

partir de un molde de RNA. Se trata de una ribonucleoproteina que, en el ser

humano, contiene en su molécula la secuencia AAUUCCC capaz de crear e

insertar los fragmentos TTAAGGG que se pierden en cada división.

Mecanismos de reparación de ADN

Los procesos de reparación del ADN constituyen mecanismos esenciales

para el mantenimiento de la integridad genómica. En patologías con fenotipos


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variados, asociados particularmente con inestabilidad genómica, se han

identificado alteraciones en genes vinculados directa o indirectamente con

alguno de los mecanismos de reparación.

La vida en la Tierra está sujeta a múltiples fuerzas destructivas que se

originan en el interior y el ambiente externo de un organismo. De todas las

moléculas en una célula, el DNA está colocado en la posición más precaria. Por

un lado, es esencial que la información genética permanezca de manera

primordial sin cambio conforme ésta pasa de una célula a la siguiente y de un

individuo a otro. Por otra parte, el DNA es una de las moléculas celulares más

susceptible al daño ambiental. Cuando se afecta por radiación ionizante, el

esqueleto de la molécula de DNA sufre con frecuencia roturas; cuando se expone

a diversos reactivos químicos, algunos de los cuales se generan por el

metabolismo de la célula misma, las bases de una molécula de DNA pueden

alterarse de manera estructural; cuando se someten a radiación de tipo

ultravioleta, las pirimidinas adyacentes en las cadenas de DNA tienden a

interactuar entre sí para formar complejos covalentes y crear un dímero. De

igual forma, la absorción de energía térmica producida por el metabolismo es

suficiente para eliminar las bases de adenina y guanina de su unión a los

azúcares en el esqueleto de DNA.

La magnitud de estas alteraciones espontáneas, o lesiones, puede

reconocerse si se considera que cada célula de un mamífero de sangre caliente

pierde alrededor de 10 000 bases por día. La falla para reparar estas lesiones

produce anomalías permanentes, o mutaciones, en el DNA. Si la mutación tiene

lugar en una célula destinada a ser un gameto, la alteración genética puede

pasar de una generación a la próxima. Las mutaciones también tienen efectos en

las células somáticas (p. ej., células que no pertenecen a la línea germinal):

pueden interferir con la transcripción y la replicación, lo que causa la

transformación maligna de una célula o acelera el proceso por medio del cual un

organismo envejece.

Al considerar las consecuencias potencialmente lesivas de las alteraciones

en las moléculas del DNA y la elevada frecuencia con que suceden, es esencial


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que las células posean mecanismos para reparar el DNA dañado. De hecho, las

células tienen una amplia variedad de sistemas de reparación que corrigen casi

cualquier tipo de daño al cual una molécula de DNA es vulnerable.

Se ha estimado que menos de un cambio de base en miles escapa a los

sistemas de reparación en una célula. La existencia de estos sistemas provee un

excelente ejemplo de los mecanismos moleculares que mantienen la

homeostasis celular. La importancia de la reparación del DNA puede

reconocerse al examinar las consecuencias que tiene en los seres humanos el

resultado de las deficiencias en la reparación del DNA

La conducta de la célula frente al daño genómico comprende una etapa

inicial de reconocimiento del sitio afectado, seguida de la puesta en marcha de

una respuesta apropiada: reparación del ADN o muerte celular. La severidad de

la injuria en el ADN y el momento del ciclo celular en el cual ésta tiene lugar

puede inducir una estrategia de reparación que priorice la sobrevida aun a

expensas de incurrir en un cambio genético, por lo que la ocurrencia de

mutaciones y rearreglos cromosómicos no debe ser interpretada como una

simple respuesta pasiva frente al daño.

Tanto las células procariotas como las eucariotas poseen una variedad deproteínas que recorren extensos tramos de DNA y buscan alteraciones químicas

o distorsiones sutiles del DNA dúplex. En algunos casos, el daño puede

repararse de modo directo. Por ejemplo, los seres humanos tienen enzimas que

pueden reparar de forma inmediata el daño producido por agentes alquilantes

capaces de causar cáncer. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de reparación

requiere que la sección dañada del DNA se elimine, esto es, se remueva de

manera selectiva. Una de las grandes virtudes del DNA dúplex es que cada

cadena contiene la información necesaria para la construcción de sucontraparte. En consecuencia, si uno o más nucleótidos se eliminan de una

cadena, la cadena complementaria puede servir como plantilla para la

reconstrucción del dúplex. La reparación del daño del DNA en células eucariotas

es complicada por la inaccesibilidad relativa del DNA dentro de las fibras de

cromatina plegadas del núcleo. Como en el caso de la transcripción, la


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reparación del DNA requiere de máquinas que remodelan la cromatina, como

enzimas modificadoras de histonas y complejos remodeladores de nucleosomas.

Es aquella en la que actúan enzimas que revierten directamente el daño

la lesión.

Reparan:

Nick (ruptura de unión fosfodiester en una cadena) por medio de

ADN ligasas.

Daños por alquilación: Enzimas específicas que eliminan el grupo

alquilo. Por ejemplo “Ada” en E. coli remueve grupos alquilo de

posición 4 y 6 de T y G. También MGMT (humana) remueve grupo

alquilo de posición 6 de guanina.

Dímeros de timina por fotorreactivación, por la fotoliasa en E. coli .

Por ejemplo la reparación de

dímero de timina producidos por luz

ultravioleta entre los 200-300 nm,

mediante la enzima fotoliasa. La

fotoliasa reconoce la distorsión en el

DNA causada por el dímero, dos

timinas adyacentes en una misma

banda de DNA unidas covalentemente

por un anillo de tipo ciclobutano, que

detienen la maquinaria de replicación y

la transcripción. La luz ultravioleta

(200-500 nm) activa dicha enzima,

encausando así la rotura del anillo

ciclobutano y a continuación se libera.

La mayor parte de los dímeros de timina se reparan por mecanismos de

escisión, que inducen la eliminación de las zonas donde se encuentran. Además


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de los dímeros de timina, algunas bases modificadas se reparan por este

mecanismo.

Por ejemplo O6 metil guanina se repara por una metiltransferasa que

elimina el metilo, que se transfiere al enzima quedando inactivada.

( )

El proceso lo inicia una DNA

glucosilasa que reconoce la alteración y

remueve la base por medio del corte delenlace glucosídico que une la base al azúcar

de desoxirribosa. Se han identificado

diferentes glucosilasas de DNA, cada una de

ellas más o menos específica para un tipo en

particular de base alterada, incluidos el

uracilo (formado por la remoción hidrolítica

del grupo amino de la citosina), la 8-

oxoguanina (secundaria al daño de radicaleslibres del oxígeno) y la 3-metiladenina

(generada por la transferencia de un grupo

metilo de un donador de metilo).

Los estudios estructurales de la DNA

glucosilasa que retira la 8-oxoguanina

(oxoG) mutágena indican que esta enzima

difunde con rapidez por el DNA e

“inspecciona” cada uno de los pares de bases

G-C en el DNA dúplex. Luego la enzima pasó

por un par de bases oxoG-C. Cuando esto

ocurre, la enzima inserta una cadena lateral

de aminoácido específica en la hélice de


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DNA, lo que hace que el nucleótido rote (“se voltee”) 180 grados fuera de la

hélice de DNA y quede dentro del cuerpo de la enzima.

Si en realidad el nucleótido contiene una oxoG, la base se ajusta en el

sitio activo de la enzima y se divide de su azúcar relacionado. En cambio, si la

base extruida es una guanina normal, que sólo difiere en estructura de la oxoG

por dos átomos, es incapaz de embonar en el sitio activo de la enzima y es

devuelta a su posición apropiada dentro de la pila de bases. Una vez que la

purina o pirimidina alteradas se eliminan, el remanente “decapitado” de la

desoxirribosa de fosfato en el sitio se suprime por la acción combinada de una

endonucleasa especializada (AP) y una DNA polimerasa. La AP corta el

esqueleto de DNA la actividad de fosfodiesterasa de la polimerasa β elimina el

azúcar-fosfato remanente que estaba unido a la base eliminada. La polimerasa β

ocupa entonces el espacio al insertar un nucleótido complementario a la cadena

no dañada y la cadena se liga por medio de una DNA ligasa III.

( )

La reparación de la escisión nucleotídica (NER, nucleotide excision

repair) opera por un mecanismo de corte y pegado que elimina diversas lesiones

voluminosas, incluidos los dímeros de pirimidina y los nucleótidos en los cualesdistintos grupos químicos se unen.

Se conocen dos vías de NER:

1. Una vía acoplada a la transcripción en la cual las cadenas de DNA

plantilla de los genes que se transcriben de forma activa se reparan de manera

preferencial. La reparación de una cadena plantilla ocurre al parecer a medida

que el DNA se transcribe y la presencia de la lesión puede señalarla una RNA

polimerasa atorada. Esta vía de reparación preferencial garantiza que estosgenes de gran importancia para la célula, que son los genes que la célula

transcribe de manera activa, reciban la prioridad más alta en la “lista de

reparación”.


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2. Un mecanismo lento y menos eficiente es la vía genómica global que

corrige las cadenas de DNA en el resto

del genoma.

A pesar de que el reconocimiento

de la lesión lo realizan quizá diferentes

proteínas en las dos vías de NER, los

pasos que suceden durante la reparación

de la lesión son muy similares.

Un componente clave de la

maquinaria de reparación NER es el

factor TFIIH, una gran proteína que

también participa en el inicio de la

transcripción. El descubrimiento de la

participación de TFIIH estableció un

nexo crucial entre la transcripción y la

reparación del DNA, dos procesos que ya

se asumían independientes el uno del

otro. Incluidas dentro de las diferentes

subunidades de TFIIH están dos

subunidades (XPB y XPD) que poseen actividad de helicasa; estas enzimas

separan las dos cadenas del dúplex en la preparación para la eliminación de las

lesiones. Un par de endonucleasas corta entonces la cadena dañada en ambos

lados de la lesión y el segmento de DNA se elimina. Una vez suprimido, el

espacio se reocupa por medio de una DNA polimerasa y la cadena se liga por

medio de una DNA ligasa.

( )

Un apareamiento erróneo de pares de bases causa una distorsión en la

geometría de la doble hélice que puede reconocer una enzima de reparación.

Para reparar el problema del apareamiento erróneo luego que la DNA

polimerasa pasa por el sitio, es indispensable que el sistema de reparación


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pueda distinguir la cadena recién sintetizada que contiene nucleótido incorrecto

de la cadena progenitora que posee el nucleótido correcto. En E. coli , las dos

cadenas se distinguen por la presencia de residuos de adenosina metilados en la

cadena parental. Parece que el sistema MMR de los eucariotas no utiliza lametilación de DNA y aún no se conoce el mecanismo de identificación de la

cadena recién sintetizada.

Comienza con el reconocimiento de la lesion en el ADN de un complejo

proteico llamado MutS. Despues se une el Mult al MutS y reconoce la base que

es nueva, para eliminar la incorrecta y no la correcta.

Se elimina los daños con una exonucleasa que corta y elimina el

fragmento de ADN dañado. Se coloca los nucleótidos correctos con el ADN

polimerasa б. Luego se une la hebra con la ADN ligasa.

Daños no reparados bloquean la

replicación.

Los sistemas de tolerancia

permiten pasar sobre el daño de DNA

durante la replicación (bypass) con el

costo de introducir mutaciones.

DNA Polimerasas en otros organismos.

Enzimas que hacen uso de la información provista en la cadena

complementaria por lo que la replicación esta libre de errores.

Los rayos X, los rayos gamma y las partículas liberadas por los átomos

radiactivos se describen como radiación ionizante porque generan iones que

atraviesan la materia. Millones de rayos gamma pasan a través del cuerpo cada


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minuto. Cuando estas formas de radiación colisionan con una molécula frágil,

como el DNA, provocan a menudo roturas en ambas cadenas de la doble hélice.

Las roturas de la doble cadena

(DSB) también pueden deberse a ciertos

químicos, incluidos los utilizados en la

quimioterapia del cáncer y radicales

libres generados por el metabolismo

normal de la célula. Las DSB también se

inducen durante el daño al DNA en la

replicación. Una sola rotura de la doble

cadena puede causar anomalías

cromosómicas serias y, al final, letales

para las células. Las DSB pueden

repararse por medio de diferentes vías alternas. La vía principal en las células de

mamíferos se llama unión de extremos no homólogos (NHEJ), en la cual un

complejo de proteínas se une a los extremos rotos del DNA dúplex y cataliza una

serie de reacciones que de nueva cuenta unen las cadenas rotas. Los pasos que

suceden durante la NHEJ, en un modelo simplificado, inician con la acción de

una proteína heterodimérica en forma de anillo llamada Ku detecta la lesión y se

une a los extremos rotos del DNA. La proteína Ku unida al DNA recluta a otra

proteína, denominada DNA-PKcs, la cual es la subunidad catalítica de una

cinasa dependiente de DNA. La mayoría de los sustratos fosforilados por esta

cinasa de proteína se desconocen. Estas proteínas mantienen juntos los

extremos del DNA roto en una forma tal, que es posible que los una la DNA

ligasa IV para regenerar un DNA dúplex intacto. La vía NHEJ también podría

incluir las actividades de otras nucleasas y polimerasas.

Otra vía de reparación DSB incluye la recombinación genética y es

considerablemente más compleja. Los defectos en ambas vías de reparación se

han vinculado con un incremento de la susceptibilidad al cáncer.

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