GM Tema 5 Recombinación y reparación del DNA (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura genètica molecular
Año del apunte 2014
Páginas 10
Fecha de subida 02/02/2015
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Apuntes del curso 2014/15 de la profesora Pilar

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TEMA 5.- RECOMBINACION Y REPARACION DNA La recombinación es la segunda fuente más importante de variabilidad genética (porque la primera es la mutacion). Sirve para la reparación del DNA, y es importante para su replicación (a veces las horquillas de replicación se colapsan y la recombinación ayuda a “descolapsar”).
Recombinacion homologa: la de toda la vida. Puede darse entre varias moléculas o en una sola. Tienen que ser cadenas complementarias, pero con algún cambio de alguna base (por alelos diferentes). Dos alelos de un mismo gen puede ser diferencia de una sola base, así que la homología nunca es del 100%.
Recombinación específica de sitio: la homología es a nivel de muy pocas bases.
Transposición: que puede ser replicativa o conservativa. No es una recombinación en si misma, pero sí es un método para hacerla. En las secuencias repetitivas no es necesaria la homología. Una secuencia se repite y se inserta en otro lugar; o puede cambiar de sitio una sola vez, sin repetirse.
MODELO DE RECOMBINACION HOMOLOGA Modelo de Holliday: Al final ambos gametos tienen parcheado porque hay zonas diferentes, pero puede haber habido recombinación visible en los fenotipos o no. Este modelo es el primero que se describió, y aunque sea válido, posteriormente se ha perfeccionado.
Modelo de rotura bicatenaria (DSB): se plantearon que era muy extraño que se cortaran las dos cromátidas exactamente por el mismo sitio, y creyeron que podía haber neosíntesis. A partir del paso 8 es igual que en el modelo de Holliday.
CONVERSION GENICA Heteroduplex: cambios muy pequeños, cada cadena tendrá un alelo diferente. El apareamiento no es total, lo cual es detectado por los enzimas y usan una de las cadenas como molde para copiarla, y luego “borran” el trozo que no coincide y lo hace homólogo. Esto ocurre cuando la rotura para recombinación está muy cerca de un gen, por eso depende de si se “borra” la cadena de un alelo o de otro que las proporciones en la descendencia sean las esperadas o no. Siempre es a nivel intra-alelo.
Derecha: por recombinación homóloga por rotura bicatenaria. Izquierda: normal RECOMBINACION HOMOLOGA VIA rec.BDC EN E.COLI  Sitio chi: crossover hotpoint instigator.
 B: helicasa y exonucleasa 3’5’  D: helicasa y exonucleasa 5’3’  C: su papel exacto no se conoce pero sabemos que es necesaria La rotura para la recombinación se produce siempre antes del sitio chi. Cuando se rompe la doble cadena se une el complejo BDC. Las helicsas rompen los puentes de hidrogeno. También hay proteínas SSB que van avanzando l sitio chi.
Unos nucleótidos antes de llegar la proteína B cambia su conformación y deja de ser exonucleasa. Entonces la proteína Rec.A une al DNA la cadena simple estimulada por la recombinación (esta también tiene la función de buscar sitios de homología).
Al final se copia la cadena alargándola, usando como molde la 5’3’.
PAPEL DE LAS PROTEINAS Ruv EN LA RECOMBINACION HOMOLOGA DE E.COLI    Ruv A: ligamiento a la unión de Holiday Ruv B: migración de las ramas Ruv C: también se le llama resolvasa PAPEL DE LA RECOMBINACION EN BACTERIAS     Reparación de roturas bicatenarias en el DNA Reiniciación de horquillas de replicación colapsadas Permitir que el DNA cromosómico de una célula se recombine con otros DNAs procedentes de agentes infecciosos Permitir la conjugación.
PAPEL DE LA RECOMBINACION EN EUCARIOTAS    Paso decisivo en la meiosis: es necesaria para el apareamiento cromosómico correcto y contribuye al aumento de variabilidad genética.
Reparación del DNA Reiniciación de horquillas de replicación colapsadas PROTEINAS IMPLICADAS EN LA RECOMBINACION HOMOLOGA EN EUCARIOTAS   Spo11 (rotura bicatenaria del DNA) y MRX (procesamiento de los extremos de DNA escindido RAD51 y DMC1: homologas de Rec.A de E.Coli (no se sabe exactamente cómo actúan) RECOMBINACION ESPECÍFICA DE SITIO La zona homologa es muy pequeña o hay secuencias repetidas muy cortas en un mismo cromosoma (inversión). Los virus la usan para penetrar en las bacterias.
Hay dos recombinasas principales, pero nosotros solo estudiamos la de la tirosina. Hay una tirosine-recombinasa por cada cadena de DNA (en total 4). En la recombinación especifica de sitio no se fosforila! La tirosina tiene un grupo OH libre que rompe la cadena de DNA. Queda un grupo dosfato libre, que es al que se une. La recombinación por transposon no es replicativa.
MECANISMOS DE RECOMBINACION POR TRANSPOSICION La transposición es un mecanismo especial de recombinación. Un segmento del DNA puede saltar de una zona a otra del genoma, dicho segmento se llama transposón o elemento genético transponible. Los elementos genéticos transponibles no se encuentran nunca aislados, siempre están integrados.
Generalmente, los elementos genéticos transponibles no presentan ninguna homología de secuencia con los DNAs donde se integran. Como consecuencia se producen mutaciones en los sitios donde se insertan los transposones. Debido a esto la transposición ha de estar altamente regulada y por tanto ocurre con una frecuencia muy baja Existen dos maneras por las que un transposón puede transponerse: » No replicativa (o simple), en la que el transposón salta de un lugar a otro. El DNA donante queda con un hueco y generalmente ese DNA incompleto se pierde, o puede ligarse quedando cerrado.
» Replicativa, hay dos copias del transposón, una permanece en el donante y la otra va al receptor. Esto se lleva a cabo mediante la formación de un intermedio cointegrado. Los DNA está unidos, flanqueados por dos copias del transposón. Los transposones de la familia TnA se transponen por este mecanismo.
LTR: long terminal repeat (necesarias para la transcripción). Muchas secuencias transponibles se han ido modificando y el genoma las ha ido adaptando.
MUTACIONES Las mutaciones son heredables solo si son en la línea germinal (en las somáticas nunca!).
Por ultralectura: un codón stop muta y deja de serlo APUNTES VARIOS DE LA PROFE Dimeros de timina: En procariotas tenemos enzima ADA es un tipus de reparacio que fa metilacio, arregla els dímers de Timina.
Sitio AP: sitio Apurínico SISTEMAS DE REPARACION DEL DNA SISTEMA DE REPARACION DIRECTA Es un sistema de reparación que no requiere eliminación de nucleótidos o bases nitrogenadas, sino que se emplean enzimas para reparar directamente alteraciones nucleotídicas. Los principales enzimas empleados son la fotoliasa (separa los dímeros de timinas formados por radiación UV) y la metiltransferasa (retira grupos metilo añadidos al ADN).
Se sabe que las células eliminan tres tipos de daños en el ADN invirtiéndolos químicamente. Estos mecanismos no requieren una plantilla, ya que los tipos de daños que reparan sólo pueden tener lugar en una de las cuatro bases. Estos mecanismos de inversión directa son específicos a cada tipo de daño y no implican la fragmentación del núcleo de fosfodiéstero. La formación de dímeros de timina (un tipo común de dímero de ciclobutilo) después de irradiación con luz ultravioleta resulta en un enlace covalente anormal entre bases de timidina adyacentes.
REPLICACION DE PARCHE CORTO (escisión de bases) Uvr ABC: las proteínas de este complejo actúan en la reparación por escisión de nucleótidos. A reconoce el daño y se une a él, y B y C cortan la cadena dañada (tienen actividad endonucleasas).
Tiene un patrón de corte (8 nucleotidos a la izquierda de la lesión y 5 a la derecha). Es importante la helicasa uvRD para que la cadena abierta se desprenda. También hay SSD. En el momento en que hay un agujero actuará la polimerasa I o β (según si son procariotas o eucariotas).
Se llama de parche corto porque se reparan 12 nucleotidos. También existe la de parche largo (escisión de nucleótidos), en la que la reparación es de unos 25 nucleotidos. En procariotas pueden darse ambas, pero en los eucariotas siempre se dara la de parche largo.
     XPCuvr A XPD uvr B XPFuvrC XPGuvrC XPAD (helicasa) REPARACION DE ERRORES DE APAREAMIENTO A veces al copiar se copian algunos nucleótidos repetitivos de más o de menos y se forman bucles en la cadena de menor longitud. En bacterias “saben” cual es la cadena antigua porque está metilada. La mutS reconoce los errores de apareamiento, la Mut L la recluta y la mut H se une a estas dos para reconocer la región metilada (que siempre son Adeninas) Se acerca la H a la L y se acercan las cadenas. La H corta a nivel de sobrante (es una endonucleasa). Después actua una helicasa para “desenrollar”. La H hace la “muesca”.
Después actúan las endonucleasas para eliminar el sobrante, la polimerasa y las ligasas actúan al final también. Todo esto es para procariotas, que son los que tienen metilaciones. En eucarioas hay proteínas homologas a las mut (excepto la H, evidentemente).
REPARACION POR UNION AL EXTREMO NO HOMOLOGO Es el tipo de recombinación que se da cuando la rotura se produce en las dos cadenas. DNA-PKcs hace que se acerquen las dos cadenas rotas, Xrcc4 las acerca aun mas y la ligasa acaba de unirlas. Es un poco chapuza porque solo restablece la estructura del cromosoma y los nucleótidos que se hayan perdido no se recuperan.
RESPUESTA S.O.S Reparar a toda costa, en una situación extrema con el DNA muy dañado y sin un molde en condiciones. Actua una polimerasa diferente a todas las que hemos visto: la polimerasa 5 o de translesion. Solo se activa en casos urgentes. Se activan las proteínas RecA (las de recombinación). Se unen al DNA monocadena dañado , la pol5 copia añadiendo nucleótidos sin tener en cuenta si están bien o no. En las bases que estén mal, pone cualquier cosa al azar (aunque tiene un poco de preferenci por las Adeninas). No está activa porque la inhibe el gen lex-A. cuando nucleótidos sueltos en el medio activan la proteína Rec-A, esta inhibe la lex-A.
TERMINACION EN PROCARIOTAS Para finalizar la transcripción siempre hace falta un terminador. Puede ser dependiente o no del factor Rho. Cuando es dependiente produce una estructura secundaria que pausa la transcripción en ese punto. Luego libera el RNA y desestabiliza todo el complejo. Cuando la terminación es independiente de Rho se acaba la transcripción.
Cuando la RNA polimerasa transcribe la última porción se forma una horquilla que frena la RNA polimerasa. Adenina y Uracil se copian repetidamente hasta el final y así se libera la RNA polimerasa (es la forma de desestabilizar).
TRANSCRIPCION DE EUCARIOTAS inicio, elongación y terminación La RNA polimerasa se inicia después de que se hayan unido factores de transcripción del promotor.
RNA POLIM. 2: transcribe genes que codifican para proteinas RNA POLIM. 3: transcribe genes que codifican para tRNA Que haya 3 polimerasas significa que hay 3 grupos de genes, y por tanto 3 grupos de promotores.
Nosotros estudiamos la transcripción basal de los genes eucariotas. Para una transcripción en una tasa optima se necesitan muchos elementos. Los 3 elementos siguientes forman el core promoter:    La caja TATA es un hexámero importante. Es una parte de los promotores. Todos los genes tienen TATA excepto los que codifican para histonas.
DPE: elementos que están después del inicio de la transcripción Intrones: elementos alrededor del inicio de la transcripción Lo primero que se reconoce es la caja TATA mediante el TFIID (una de sus subunidades es la TBP, que es la proteína que se une a la caja TATA). Asi tenemos localizada de forma precisa el promotor. Es lo que da presicion al inicio de la transcripción en +1. Después otros TFII interaccionan y se unen, formando una plataforma, pero aun no comienza la transcripción. Lo hace cuando los factores de transcripción abandonan el promotor y además la RNA polimerasa queda fosforilada en uno de sus extremos terminales.
A partir de aquí la RNA polimerasa avanzara añadiendo nucleótidos, hasta que haya que finalizar.
En el momento en que hay que finalizar se rompe el RNA (cuando se pasa la región ya codificada). La secuencia señal poli-adenilizacion es reconocida por unos factores que son los que la rompen. La RNA polimerasa sigue un poquito hasta que el extremo 5’ del DNA es reconocido por una exonucleada y degrada RNA, cuando se juntan la exonucleasa con la polimerasa se deja de transcribir RNA.
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