La reparación del DNA es la capacidad de una célula para detectar y reparar daños en el DNA. Es esencial para el mantenimiento de la integridad estructural del genoma en general y de los genes en particular

Reparación del DNA

Reparación del DNATIPO DE REPARACIÓN

Eliminación de mutágenos(destoxificación)

Reversión Directa

Escisión de nucleótidos(general)

Escisión de bases(específica)

Reparación de apareamientos incorrectos pos-replicación

Recombinación homólogaUnión de extremos no homólogos

EJEMPLO

Superóxido dismutasa

FotoliasaAlquiltransferasas

Sistema de la escinucleasa XPA, XPC

N-glicolasas del DNA y endonucleasa AP

MSH, MLH y PMS

RecA , Rad51Ku

TIPO DE LESIÓN REPARADA

Se evita la formación de lesiónOxidativa

Fotodímeros de PirimidinaDerivados alquilo de las bases

Las que causa distorsión de laDoble hebra de DNA

Bases desaminadas, modificadas,oxidadas, sitios abásicos etc..

Nucleótidos mal aperadas por Errores en la replicación de bases

Modificadas

Reparación de roturas bicatenarias

Eliminación de Agentes mutágenos

Superoxido Dismutasa Catalasa

2O-2. + 2H

O2 + H2O2 1/2O2 + H2O

Superoxido Dismutasa y su centro Activo

Reversión Directa de la Lesión

Rayos UV

FOTOLIASAFADH2 + Cromoforo

• Reconocimiento del fotodimero• Transferencia electrónica iniciada por la absorción de luz visible• Escinde el anillo de ciclobutano• Regeneración de las bases originales• También conocida como enzima FOTOREACTIVADORA• Se encuentra en bacterias, hongos,algunas levaduras pero no enmamíferos placentarios.

2 Reversión Directa de la LesiónAlquiltransferasas

N

N N

NH2N

HO

Azúcar

N

NN

NH2N

O

Azúcar

CH3

Guanina

O6-metil-guaninaAlquilantes

ALQUILTRANSFERASACys-S Activa

Cys-S –CH3Inactiva

Centro ActivoCys-S

grupo alquilo eliminado por medio de la transferencia a un residuo de cisteína.

La catálisis inactiva la enzima ya que no puede regenerarse. El sistema es

saturable y la célula debe de sintetizar nuevas alquiltransferasas

Reparación por Escisión

Proteínas de

Escisióny síntesis

DNA

Gen

mutación

Cromosoma

DNA

Gen

mutación

Cromosoma

Proteínas de escisión y de síntesis de DNA

Proceso complejo que consiste en la eliminación de la base nitrogenada, nucleótido o

segmento de ADN defectuoso y su reemplazo por otro nuevo, de

secuencia correcta

Complejo proteico de enzimas reparadoras que lleva a la síntesis de DNA fuera del programa (ciclo

celular)

Reparación por Escisión

Mecanismo general de reparación por escisión de nucleótidos.NER (nucleotide excision repair)

Mecanismos específicos de reparación por escisión de bases.BER (base excision repair)

FASES

Reparación por Escisión

1. Escisión: distinta en NER y BER

2. Síntesis: común en ambas

3. Sellado: común en ambas

3 Reparación por Escisión -NER

Mecanismo de reparación por escisión de nucleótidos (NER)

Reparación GENERALEs el sistema más importante en

humanos y esta ligado a la transcripción preferentemente los genes se reparan.

Repara las lesiones que distorsionan la doble helice: dimeros de Timina, agentes intercalantes, y daño al DNA causado por

el tabaquismo

• ReconocimientoComplejo de proteínas que identifican la

lesión con gasto de ATP

• EscisiónComplejo de endonucleasas hidroliza

enlances fosfodiester a ambos lados de la mutación (-22 +6 nt) .El corte de una

sola hebra es de las escinucleasasHelicasa separa el oligonucleotido (Proca

riotes 12-13nt y eucariotes 28 nt)

• SíntesisDNA pol y rellenan el hueco,

participan PCNA y RFCLa mella del extremo 3` se cierra con

DNA ligasa

XPA

ESCINUCLEASA

Complejo de Reconocimiento

TFHIIHelicasa

DNA pol y DNA ligasa

3`

Reparación por Escisión -NER

XPA

Reparación por Escisión -NER

SUBUNIDAD

XPA

RPA

TFHII

XPC+HHR23B

XPG

XPF+ERCC1

FUNCIÓN

Reconoce la lesión y se une a él

Es la proteína de unión de hebra sencilla que interviene en la replicación.

Es el mismo Factor de Transcripción para los genes de clase II, tiene actividad de Helicasa. XPB, XPD.

Ayuda e estabilizar el complejo de la escinucleasa

Endonucleasa que corta el extremo 3`de la región a escindir.

Endonucleasa que corta el extremo 5` de la región a escindir

Mecanismo de reparación por escisión de bases (BER)

Reparación ESPECÍFICA

Repara daños ocasionados al DNA que involucran una sola base

Desaminacion,Oxidación, Sitios AP,

Alquilación etc.

Reparación por Escisión -BER

3`5´

sitio AP

N

N N

NH2N

O

Azúcar

CH3

O6-metil-guanina

Reparación por Escisión -BER

• EscisiónSe elimina solo la base alterada y no el nucleótido completo por una N- glicosilasa de DNA.

N glicosilasa de DNA es específica para cada tipo de lesión.

Uracilo DNA glicosilasa :desaminación de C3-metiladenina DAN glicosilsa: metilación A, G, C o T,desaminación de A, hipoxantinaFormamidopirimidina DNA glicosilasa :8 hidroxiguanidina, formamidopirimidinasHidrato de pirimidina DNA glicosilasa :Timidina Glicol, pirimidinas oxidadas

Se genera un sitio abásico (AP) y la endonucleasa AP hidroliza el enlace fosfodiester dejando un extremo 3´ OH libre

sitio AP

DNA glicosilasaEndonucleasa AP

5` 3`

Base Mutada

Reparación por Escisión -BER• Síntesis

Reparación de un solo nucleótido por la DNA pol

Desoxirribofosfodiesterasa (elimina el sitio AP) y Polimerasa

Reparación de un tramo largo por la DNA pol y

Requiere de PCNA y RFC y la endonucleasa FEN1

DNA ligasa une los extremos y cierre mellas

Ligasa

DNA pol DNA pol

Reparación post – replicación Errores por apareamientos incorrectos cometidos durante la replicación y que

escapan a las exonucleasas de las DNA polimerasas

Corrige inserciones y deleciones de 1 a 4 nucleótidos en una de las hebras

Como sabe el sistema de reparación cual corregir

Si se repara la cadena correcta BIEN

Si se repara la cadena incorrecta Mutación

La maquinaria de reparación reconoce la recién cadena de DNA sintetizada porque la cadena molde ya tiene sitios de metilación

Apareamientosincorrectos

Reparación de Aparamientos incorrectos

INSERCIONESDELECIONES

Reparación de Apareamientos incorrectos

Sistema de Reparación de los Apareamientos Incorrectos

Identifica las mutaciones y Repara cuando son mutaciones de la cadena recién sintetizada

MSH-MutS Detecta los apareamientos incorrectos por la distorsión que causan en el DNA

MLH, PMS-MutL Activa a MutH y recluta el complejo entero

MutH Enzima que produce una incisión o corte en una cadena cerca del sitio de mal apareamiento. En eucariotes no es necesaria este paso por que revisa el DNA de nueva síntesis, los fragmentos de Okazaki y cadena lider sin unir

UvrD Helicasa desenrolla y habré el DNA en procariotes

Enfermedades humanas asociadas a la reparación

Xerodermia pigmentosa

Síndrome de Cokayne

Cáncer colorectal hereditario sin poliposis

Tricodistrofía

Ataxia-telangiectasia

Xerodermia pigmentosa

Cáncer de piel causada por la deficiencia en algunos de los genes responsables de la reparación por escisión de nucleótidos, lo que conduce a una acumulación de dímeros de timina

XPA, XPB, XPC, XPD, XPF, ERCC1 y XPG

Síndrome de CokayneEnanismo, retraso mental, y síntomas Neurológicos progresivos causados por la desmielinización ,y hay una sensibilidad moderada a los rayos UV, se origina por mutaciones a los genes CSA y CSB relacionados con la reparación. Algunas mutaciones de XPB, XPD y XPD dan lugar a síndromes solapantes XP/CS

Cáncer colorectal hereditario sin poliposis

Los genes defectuosos son del sistema de reparación por apareamientos incorrectos

hMSH2 o hMLH1