REPARACIÓN DEL DNA

CONFERENCIA

REPARACIÓN DEL DNA

(continuación, pág. 2)

Sumario

Daño en el DNA

Reparación directa

Mecanismos de escisión

Reparación de desapareamiento de bases

Reparación inducida

Mecanismos de escisión

Son aquellos mecanismos de reparación en los que se elimina la zona en la que se encuentra la lesión. Hay dos tipos de mecanismos de reparación por escisión:

1) BER: Reparación por escisión de bases: la base que se encuentra modificada se escinde. Ejemplo: oxidación de citosinas que se convierten en deoxiuracilos. La N-uracil glicosidasa rompe el enlace glicosídico que une la base con el azúcar, originádose así un hueco en el DNA: sitio apirimidínico si le falta una pirimidina o apurínico si la base que faltara fuera una purina. Existen AP endonucleasas que reconocen el DNA al que le falta una base y producen un corte; una exonucleasa degrada el DNA a partir de este corte y deja una zona que es reparada por la DNA polimerasa y sellada por la ligasa. A veces, la AP endonucleasa corta la cadena con la base modificada. En cada célula humana se generan diariamente unos 10000 sitios AP que son reparados por una máquina proteica, el reparosoma, formado por cuatro proteínas que actúan concertadamente: la UDG (Uracil-DNA glicosilasa, que elimina el uracilo), HAP1 (AP endonucleasa humana, que corta la cadena azúcar-fosfato), la polimerasa β (que introduce el nucletido que faltaba) y la ligasa (que sella el corte).

2) NER: Reparacin por escisión de nucleótidos, se corta la cadena de azúcar - fosfato. Los genes implicados, en el caso de E. coli, son Uvr (A, B, C, D). Los mutantes en genes Uvr son muy sensibles a la luz ultravioleta, por tanto, los genes Uvr confieren resistencia a UV. Las figuras siguientes muestran el mecanismo:

2 UvrA rastrean el DNA hasta encontrar una distorsión estructural (por ejemplo un dímero de timina). UvrB queda unido en la zona lesionada, UvrA es eliminado y se recluta UvrC, que produce dos cortes endonucleotídicos a ambos lados de la lesión, unos 5 nts en dirección 3' y unos 8 nt 5'. UvrD que es una helicasa (también llamada helicasa II) desplaza el oligo que incluye la distorsión (aproximadamente 14 nucletidos). La DNA polimerasa I rellena el hueco a partir del extremo 3' OH libre y la ligasa lo sella. (Ver también la figura 14.28 Genes VII y otra representación alternativa del mecanismo).

En organismos eucarióticos también se da este mecanismo. Los pacientes de xeroderma pigmentosa son extremadamente sensibles a la luz solar (sufren quemaduras abundantes en su piel, desarrollan melanomas, etc., por esto suelen vivir muy poco). Tienen mutaciones en genes implicados en vías de reparacin por escisión de nucleótidos. Hay 7 genes implicados: XP A, XP B, XP C, XP D, XP E, XP F y XP G. Si encontramos una lesión en el DNA, por ejemplo de dímeros de timina, la XP A reconoce dicha lesión, entonces se introduce una helicasa TFII y se va abriendo el DNA en la zona adyacente a la lesión. XP G y XP F van cortando y eliminando la zona de la lesión. Se libera el oligo (23-24 nts) y RFC coloca la pinza PCNA para que la DNA polimerasa ε rellene el hueco y la ligasa selle el nick (en esencia es lo mismo que ocurre en E. coli).

Sistemas eucarióticos responsables del mecanismo de

reparación por escisión de nucleótidos (NER)

Reparacion de desapareamiento de bases (Mismatch Repair)

Los errores que comete la DNA polimerasa dan lugar a desapareamientos de bases, así si a una G por error se le enfrenta una A, aunque son bases normales, no lo es su apareamiento, (mismatch: bases desapareadas). En condiciones normales la actividad exonucleasa asociada a la polimerasa evita los desapareamientos, pero si no lo hace hay que eliminarlo antes de que la banda se replique, ya que si no, la mutación quedaría fijada. En E. coli existe un grupo de genes llamados Mut, implicados en la eliminacin de estos desapareamientos (si hay mutantes en estos genes Mut se produce una tasa de mutación más elevada de lo normal). El sistema de E. coli usa un reparisoma formado por las siguientes proteínas:

Pasos en el mecanismo de reparación del sistema de Mut:

1. Unión de Mut S al error: Mut S recluta al menos otros 2 polipéptidos Mut H y Mut L.El ensamblaje del complejo activa la endonucleasa latente de Mut H, la cual entonces inicia el proceso de escisión introduciendo una mella en la cadena nuevamente sintetizada, del lado 5' del todavía no metilado GATC. El reconocimiento se lleva a cabo por las secuencias GATC que no están metiladas en la banda de nueva síntesis, ya que la metilasa Dam aún no ha actuado sobre ellas, recordemos que la actuación de la metilasa Dam tarda unos minutos, este es el tiempo que permite reconocer la base errónea (ver Fig. 14.29 Genes VII).

2. La degradación de la cadena conteniendo el nucleótido mal incorporado comienza en esta mella y continúa hacia y después de las bases mal apareadas.Este proceso es mediado por Exo VII, si la mella se encuentra del lado 5' del error o Exo I, si la mella se encuentra del lado 3' del error.

3. La región de simple cadena expuesta es protegida del error por SSB.

4. El hueco es llenado por Pol III y sellado por DNA ligasa.

Se asume que eventos similares tienen lugar durante la corrección de errores en levaduras y humanos, excepto que la discriminación de las cadenas no es dictada por metilación, En su lugar discontinuidades en la cadena nuevamente sintetizada pueden estar implicadas en el proceso.

En organismos eucariotas se han encontrado que cánceres colorrectales (HNPCC, hereditary nonpolyposis colon cancer) están asociados (al menos un 90% de ellos) a mutaciones en genes parecidos a los Mut L y Mut S, estos últimos reconocen las mutaciones, lo que indica que es un mecanismo muy conservado. No se han encontrado homólogos a Mut H, y parece que no se necesita, ya que el mecanismo de reconocimiento se basa en la interacción del homólogo de Mut S con PCNA unido al último cebador en la horquilla de replicación.

En ocasiones el sistema reparador no tiene una forma intríseca de distinguir la base salvaje de la mutada y es esta una forma en que se fijan las mutaciones. Existen sin embargo otras formas de dirigir la restauración

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