T4, Mutació i Reparació del DNA (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 2º curso
Asignatura Expressió i replicació génica
Año del apunte 2014
Páginas 14
Fecha de subida 10/04/2015
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TEMA 4 Mutació i Reparació del DNA El DNA es la única biomolécula que puede ser reparada Información redundante de la doble hélice Los errores surgen por: - inexactitud durante la replicación tautomerización de bases, que impone un límite superior a la precisión del apareamiento de bases durante la duplicación del DNA.
- modificaciones químicas: espontáneas y por acción de agentes mutágenos (físicos y químicos) Luz UV, ROS, Compuestos químicos alquilantes y oxidantes Fig. 6-5. Tautómeros de bases. Tautomería amino - imino y ceto - enol.
a) La citosina suele estar en la forma amino y rara vez adquiere la configuración imino.
b) La guanina por lo general está en la forma ceto y con muy poca frecuencia aparece en la configuración enol.
ERRORES DE LA DUPLICACIÓN Y SU REPARACIÓN La naturaleza de las mutaciones: •Mutaciones puntuales •Mutaciones simples: intercambio de una base por otra: •Transiciones, sustituciones pirimidina-pirimidina o purina-purina (como T por C y A por G) •Transversiones, sustituciones pirimidina-purina o purina-pirimidina (comoT por G o A y A por C o T) •Inserciones.
•Deleciones.
Sustituciones de bases. a) Transiciones. b) Transversiones La actividad exonucleasa 3’ 5’ de todas las DNA polimerasas (mecanismo de lectura de prueba o proof reading).
El proof reading de las DNAs polimerasas aumenta la exactitud de la replicación en un factor de aprox. 100.
A pesar del proof reading, la tasa de mutación espontánea en cada ronda de duplicación del DNA oscila entre 1 par de bases incorrecto por cada 10 6 y 1011.
Consecuencias: 1) Alteración de la secuencia codificadora de un gen o sus secuencias reguladoras.
2) Modificaciones químicas del DNA impiden su uso como plantilla La duplicación puede incorporar una mutación de modo permanente.
Los eucariotas proteínas equivalentes en función a MutS y MutL.
Las proteínas equivalantes a MutS de E. coli se llaman MSH (MutS Homologs).
Las MSH especificidades: para apareamientos incorrectos simples, otra para inserciones, otra para delecciones.
Los eucariotas no poseen proteínas equivalentes a la endonucleasa MutH, ni marcan las cadenas parentales con metilación de adeninas.
¿Cómo se hace el reconocimiento de la cadena neosintetizada (la que se ha de reparar) por la maquinaria eucariota de reparación de apareamientos incorrectos tras la duplicación de DNA? La reparación se produce a partir del corte entre fragmentos de Okazaki todavía no ligados por la ligasa, un corte funcionalmente equivalente al producido por MutH.
Se cree que las MSH interaccionan con la abrazadora deslizante (PCNA) del replisoma eucariota.
LESIÓN DEL DNA Lesión espontánea por hidrólisis y desaminación a) La citosina desaminación uracilo.
Esta desaminación potencialmente mutagénica b) La desaminación de la 5-metil citosina genera la timina, una base natural en el DNA que, por lo tanto no se puede reparar (excepto si se produce justo después de la replicación).
c) La desaminación de la guanina produce xantina, que sigue apareándose con la citosina, aunque solo con dos enlaces de hidrógeno, por lo que no es tan mutagénica.
d) Hidrólisis espontánea del enlace N-glicosídico (entre C1’ de la desoxiribosa y N de la base purínica o piridimidínica) produce un sitio abásico: desoxiribosa sin la base en el esqueleto de la cadena polinucleotídica.
La radiación gamma y los rayos X (radiaciones ionizantes) causan roturas bicatenarias en el DNA, que son difíciles de reparar.
Atacan la desoxirribosa.
De modo alternativo, pueden atacar indirectamente por las ROS generadas.
La radiación ionizante se utiliza de manera terapéutica para destruir las células de proliferación rápida en el tratamiento del cáncer. Ciertos fármacos usados contra esta enfermedad, como la bleomicina, también causan roturas en el DNA. Se dice que las radiaciones ionizantes y los agentes como la bleomicina, que rompen el DNA, son clastogénicos (del griego klastos, "roto") Los análogos de bases y los agentes intercalantes causan mutaciones al provocar errores durante la duplicación del DNA.
Los análogos de bases se asemejan a las bases normales Se aparean de manera imprecisa a) Uno de los más mutagénicos: 5-bromouracilo, análogo de la timina que se aparea de modo incorrecto con la guanina por medio del tautómero enólico.
Los agentes intercalantes: moléculas planas que contienen varios anillos policíclicos Inserciones la inserción del intercalante entre las bases de la cadena plantilla, hace que la DNA pol inserte un nucleótido adicional.
En el caso de las deleciones, la distorsión de la plantilla causada por la presencia de una molécula intercalada haría que la DNA polimerasa se saltara un nucleótido.
b) Agentes intercalantes: (usados en lab par detectar ácidos nucleicos tras electroforesis) REPARACIÓN DE LAS LESIONES DEL DNA Sistemas de reparación del DNA Sistemas de reparación del DNA Reparación directa por reversión de la lesión: una enzima reparadora.
Reparación por escisión eliminación solo del nucleótido dañado, o eliminación de un segmento corto de DNA monocatenario que contiene la lesión.
Reparación por recombinación, cuando ambas cadenas están dañadas, como cuando el DNA está roto.
Reparación por síntesis de translesión. Cuando el avance de una DNA pol en duplicación se bloquea por bases dañadas, una polimerasa de translesión especial copia a través del sitio de la lesión de una manera que no depende del apareamiento de las bases entre la cadena de DNA plantilla y la cadena de DNA neosintetizada. Este mecanismo es un sistema de último recurso porque la síntesis de translesión es muy propensa a sufrir errores (es muy mutagénica).
Reversión directa de la lesión del DNA Fotorreactivación: Revierte de modo directo la formación de dímeros pirimidínicos que son consecuencia de la irradiación UV.
Eliminación del grupo metilo de la base metilada.
El caso de la O6-metilguanina.
Reparación es muy costosa para la célula porque la metiltransferasa no es catalítica.
Las enzimas de la reparación por escisión de base eliminan las bases dañadas por un mecanismo de eversión de bases.
Estructura de un complejo DNA glucosilasa. La enzima, en gris, y el DNA en púrpura, la base dañada, en este caso oxoG, en rojo, está evertida de la hélice y ubicada en el centro catalítico de la enzima.
Las DNA glucosilasas son específicas de cada tipo lesión. En el núcleo de las células humanas se han identificado 8 DNA glucosilasas diferentes.
- Una reconoce el uracilo.
- Otra elimina oxoG (generada por oxidación de la guanina) - Otra reconoce los pares de bases oxoG:A y elimina la A, que es la base no dañada, en lugar de la oxoG.
-Otra elimina T frente a una G en los apareamientos incorrecto T:G que pueden surgir por desaminación espontánea de 5-metil citosina apareada con G, frecuente en el DNA de los vertebrados.
Reparación de oxoG:A y oxoG:C. Una glucosilasa reconoce el par de bases oxoG:C y elimina oxoG; otra glucosidasa reconoce el par de bases oxoG:A y elimina la A.
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