tema 5 recombinación y reparación del DNA (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura genètica molecular
Profesor P.G.
Año del apunte 2017
Páginas 24
Fecha de subida 04/02/2018
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Apuntes de clase con las correspondientes diapositivas del powerpoint facilitado por la profesora.

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Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Tema 5 – recombinación y reparación del DNA 1. Tipos de recombinación: -Recombinación: resultado entrecruzamiento, formación de quiasmas con intercambio de material genético. Intercambio físico con consecuencia genética= reconfiguración de alelos, distinta a la parental.
1)HOMOLOGA en cromosomas homólogos GENERAL: hace falta homología entre las 2 regiones, hay reconocimiento a nivel de bases entre zonas de recombinación. Implica recombinación entre regiones equivalentes en el cromosoma. Misma región con mismos genes.
Normalmente se requiere un porcentaje de reconocimiento extenso porque la región es grande. Rotura y unión. Cromosomas homólogos.
2)HOMOLOGA EN MOLECULA DE DNA no estándar: porcentaje de reconocimiento, pero dentro del mismo cromosoma, por ejemplo para reparar DNA.
3)ESPECIFICA DE SITIO: también hace falta homología, pero región muy pequeña número de nucleótidos homólogos muy limitado. Mecanismo bacteriófagos para insertarse en el genoma bacteriano.
4) TRANSPOSICIÓN: mecanismo de los elementos móviles, las secuencias repetitivas del DNA que son capaces de cambiar de posición, pueden saltar de cromosoma a otro o cambiar de posición. Proceso de movimiento. No es una recombinación estricta pero utiliza mecanismo de recombinación para insertarse en la zona diana.
transposición replicativa: transposon crea copia de si mismo, y esta se inserta en la región. Implica la copia del transposon. En el mismo cromosoma o en distintos. Copia y pega.
§ trasnporiscion conservativa: escisión de un lugar y se inserta en otro. Corta y pega.
-TRANSPOSON = secuencia repetida que se puede mover en el genoma. Corta pega.
àSi nomenclatura seria, transpón significa elemento transponible que se mueve en mecanismo de corta y pega. Elementos no replicativos. El termino correcto para nombrarlos todos Elemento TRANSPONIBLE.
2. ESTRUCTURA TRANSPOSON (corta-pega).
Tipo a) CORTA Y PEGA Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 -element es el transposon, formado por distintas regiones. 2 partes en verde, 2 flechas en sentidos opuestos. Zona naranja = transposasa.
à Gen que codifica para la enzima transposasa que le permite cortarse en el el sitio que están y pegarse en el sitio nuevo. El gen principal de los transposones es el que codifica para la transposasa. Si presenta una mutacion en este gen, quedaría atrapado en el lugar del genoma. Salvo que hay un elemento próximo que la tenga y se la puega prestar.
-En función de TRANSPOSASA: extrictamente necesaria para el transposon o AUTONOMOS: transposasa activa o NO AUTONOMOS: mutación ,transposasa no funciona. Préstamo de transposasa de otro elemento transponible del mismo tipo, porque la transposasa es específica. Y siempre y cuando tenga las secuencias de las flechas intactas.
-TIR: secuencias repetidas invertidas. Son el límite del elemento, es por donde se corta el elemento. Si elemento no autónomo tiene mutaciones en transposasa. Reconocimiento zona corte.
<--GAT - transposasa - TAG--> - Al insertarse dentro de un gen pueden tener efectos (en maíz a gen del color si se insertan pueden modificar expresión, tenemos patrones moteados, color claro… -Duplicación del sitio de inserción, consecuencia del corte de del DNA por la inserción en el cromosoma.
-corte escalonado (no recto), una monocadena i otra monocadena al revés en el otro lado. El elemento se inserta en el medio. Quedando 2 zonas monocadena. Enzimas de reparación utilizan molde la monocadena intacta y queda sitio duplicado a ambos lados. Pasa de 1 a 2, se duplica.
-encontrar una zona duplicada indica transposición.
Tipo b) copia y pega, el elemento transponible permanece en su sitio, y la copia va a otro lugar. RETROTRANSPOSONES.
Diferenciamos 2 clases, los que tienen LTR (parecidos a retrovirus) y lo que no.
-LTR à Long Terminal Repeat. No codificantes, pero secuencias importantes, también en retrovirus, porque e sdonde están los PROMOTORES para la transcripción del elemento transponible. Si no tiene promotor, no puede. CGTA -------- CGTA Diferencia de las TIR: -más largas -no invertidas, van en el mismo sentido, misma orientación.
-DUPLICACION DEL SITIO DE INSERCIÓN: porque el corte también es escalonado.
-Tenemos otros genes, no transposasa para cortar y pegar.
• Reversotranscripatasa: porque elemento se copia y se pega. Primero tiene que transcribirse, DNA a RNA hace proteínas para poder mover e insertar el transposon. Traducción pasa al citoplasma, luego proteínas vuelven al núcleo.
-enzima típica de retrovirus, pasa RNA a DNA para hacer copia. Pero virus puede salir de la célula e infectar, en principio elementos transponibles no.
• Algunos de los RNA se quedan al nucli, y pasaran a DNA de doble cadena, gracias a proteínas como la RT, reverso transcriptasa. Nuevo elemento transponible. Gracias a INTEGRASA se inserta.
à por eso transposición replicativa porque implica aumento número de copias.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Tipo c) copia y pega sin LTR retrotransposones poli-A, la mayor parte, al final tienen secuencias de poliA, secuencias de adenina, se insertan normalmente en regiones ricas en adenina y timina AT, las necesitan para transponer. Aunque el resto suelen hacerlo al azar. Los más abundantes en humanos: o SINE: short, no tienen todas las secuencias necesarias completas para codificar enzimas para moverse. Necesitan un line que les proporcione lo que necesitan. Los más abundantes en humanos, dentro las secuencias mas importantes son las SECUENCIAS ALV.
à long interspersed elements, transposición o LINE: autónoma, codifican ellos mismos las enzimas que necesiten para moverse.
àDE QUE SIRVEN? promotores de genes, inmunoglobulinas, en drosofila, que no tiene telomerasa = elementos que transponen y sirven para alargar. Secuencias que se han complicado y han evolucionado. Tienen función, fuente importante de mutaciones = variabilidad genética. Necesitamos equilibrio, poca movilización (45% secuencias elementos transponibles en nuestro genoma pero METILADOS secuencia con CH3 asociada a inhibición de transcripción).
3)Mecanismo de transposición conservativo: -corta y pega, no implica aumento de copias.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 1) tranposasa codificada por el elemento produce 2 cortes, quedando dos grupos OH libre, que provocan la rotura de la otra zona por la que queda unida el elemento, así se libera de la zona. Escisión.
2) Inserción también mediada por la transposasa.
3)Siempre suele haber 2 unidades transposasa (naranja).
Reconoce secuencias TIR y cada molécula se une a ellas, produciendo una especie de lazo. Acerca tir mediante las 2 unidades.
4) corte, por eso importante tir sin mutaciones.
5) oh libre, permite corte escalonado del DNA diana donde se va a insertar. Queda una cadena más larga que la otra, posteriormente se repara. En rojo cadena nueva sintetizada por enzimas de reparación, son sitios de duplicación. La enzimas de reparación son de la célula, no tienen nada que ver con el elemento.
4)MECANISMO DE TRANSPOSICIÓN REPLICATIVA: 1)Elemento se transcribe utilizando las enzimas, a RNA, mediante transcriptasa inversa, DNA doble cadena à cDNA (DNA complementario, obtenido a partir de RNA con método de transcripción inversa, sintetizada por ellos).
2) Copia del elemento se inserta en el genoma, en dna diana cualquiera. Para la integración interviene enzima codificada por el propio elemento. La intregrasa, que permite la integración de la copia en otro lugar de la copia. Para actuar -corta extremos 3’, un oh libre que produce un corte en enlace fosfodiester a zonas distintas distintas, tenemos corte escalonado.
-1ro hace que quede un trocito más largo de OH libre, que permitirá el corte de las secuencia de DNA diana, siempre escalonada.
3) reparación y duplicación el sitio de inserción.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Cuando un elemento se transcribe el LTR no se transcribe, porque tienen los promotores, que no se transcriben normalmente. Cuando pasa a RNA será más corto que el elemento transponible en si. Eso implicaría DNA más corto à sin promotores no efectivo, hay mecanismo que lo repara.
-tiene enzimas codificadas: transcriptasa invesa + integrasa (permite integración en un lugar diferente del genoma) -primero elementa los extremos 3’oh de los dos lados, el que queda, ataca enlace fosfodiester del sitio donde se interstara con corte escalonado. Integrasa media la inserción. Enzimas celulares reparan los huecos, así se duplica sition de inserción, que indica elemento transponible, que las vemoes al secuenciar.
Elemento= da lugar a proteínas para pasar dna a rna y para la inserción.
• • àcada vez que se transcribe se acorta elemento transponible. Una vez insertado no tendría promotor, hace falta arreglar.
Cada LTR consta de 3 regiones, U3,R, U5, repetidas en la misma dirección, no invertidas. Dentro de la lrr hay sitio de inicio de transcripción i termina donde pone poli A site. Port lo tanto u3 i u5 no se transcribirían, no estarían presentes en el nuevo elemento.
Se sabe que las dos LTR del elemento son idénticas. Si acumula mutaciones ltr divergen, cambian nucleótidos.
Comparar secuencias ltrs y estimar tiempo de divergencia, ver momento en que se inserto, a más diferentes, más antiguas, a más iguales, más recientes.
-3 partes iguales LTR.
-sitio de inicio i final de transcripción no incluyen U3 y U5. Por eso el rna transcrito no representa todo el transposon.
RECUPERACIÓN de toda la LTR: Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Tenemos región del elemento transponible, en rojo ya la región transcrita en RNA, - - - - - - CEBADOR, paso PBS región unión tRNA, homólogos, 3 bases, poli binding side.
Fases 1ro reunión de tRNA de cualquier aminoácido en función del elemento transponible. Es un trna específico para cada tipo de elemento transponible.
El tRNA tiene grupo 3’Oh libre, la transcriptasa inversa polimeriza el trocito 5’ 3’, la zona gris es DNA.
Tenemos replica la parte R-U5. Posteriormente se elimina un trozo de rna, por enzima RNAasa H.
Después se desplaza el trozo de DNA, hay homología de R con r, tenemos un extremo 3’ oh libre, la transcriptasa invesa copia el rna a dna.
Tenemos un hibrido rna dna largo. RNAasa H elimina un trozo de rna para al final tenemos dna doble cadena, utilizando como molde RNA.
Trozo sirve de cebador, la trasrptasa inversa va copiando. Al final se elimina cebador de RNA, queda DNA, que se traspasa a extremo 30, uniéndose a región homologa PBS.Se copia i completa a un lado i a otro polimerasa Al final dna con región promotora. Una es la copia de la otra por desplazamiento, por eso en el momento de transposición de los elementos transponible tipo LTR los tienen iguales.
RNA molde: para obtener dna transcriptasa inversa DNA molde: DNA polimerasa Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 TRANSPOSONES SIN LTR Como transponen elementos transposones sin LTR, en humanos abundan LINE -La mayoría no tienen especificidad, se pueden insertar potencialmente en cualquier parte del genoma, pero tipo LINE, preferencia en sitios ricos en AT, porque lo requiere su mecanismo de inserción. Cuando se transcribe tipo LINE, a diferencia de los genes o los LTR, los promotores no se transcriben, solo determinan sitio inicio. LINE tiene promotores especiales incluidos dentro del RNA, se transcriben. Implica que el elemento cuando pasa de dna a rna, no necesita el proceso de recuperación de trozos, se transcribe en toda la longitud.
-codifica para transcriptasas inversas y proteínas tipo integrasas para facilitar inserción dentro del genoma ,RNAasas… 1-intregrasa provoca corte dentro del sitio diana, rico en AT en el genoma. Proteína ORF1 y 2 (marco abierto de lectura, open reading frame, són genes, no se sabe bien que codifica para que). En un gen hay regiones promotoras, todo el gen, las que se transcriben a RNA y las que se traducen, a partir del 1r codón de transcripción, no todo pasa a proteína al final. ORF hace referencia a parte de gen codificante, inicia a codon AUG, acaba a stop. Zona del gen que se traduce a proteína. Más acotado que todo el gen. Menos preciso.
Mecanismo molecular se conoce line menos que los ltr à genes que codifican para ls proteínas necesarias para la transposición, 2 reverso transcriptasa. En su conjunto igual que LTR.
2-corte ESCALONADO, no recto, corta las 2 cadenas de DNA (azul), Rna en verde, zona con varias T, transcriptasa invesa pasa rna a dna utilizando como cebador el trozo de dna del genoma. Luego continua copiando.
3-momento hibrido DNA-RNA. Una vez tenemos una de las cadenas de DNA sintetizado, el RNA no hace falta, ya sirve de molde para hacer las 2ª cadena de dna. La cadena de RNA verde se elimina con RNAasa.
4-habria duplicación del sitio de inserción porque es corte escalonado.
Otros retrotransposones sin LTR tienen otros mecanismos, utilizamos line como modelo porque es el más abundante en humanos….
La transposición en si no es recombinación, pero la usa para transponerse, tipo especial de recombinación.
4)Modelos de recombinación homóloga: -hace falta homología a nivel de secuencias. Normalmente la región es amplia, diferente de la recombinación especifica de sitio, que solo necesita unos pocos nucleótidos. Hay 2 modelos: • Modelo de Holliday. Más antiguo • Modelo de rotira bicatenaria (DSB) 4.1 MODELO DE HOLLIDAY: Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Modelo actual de cadena doble, pero holliday modelo de rotura de cadena simple, 1-una cadena de dna en cada cromosoma a recombinar se rompen.
2-un extremo de la cadena de cromosoma invade la región del otro cromosoma, hasta que se unen.
3-UNIÓN DE HOLLIDAY.
4- desplazamiento de manera que una cadenas se desplazan, una se va hacia arriba i la otra hacia abajo, se rompen puentes de hidrogeno.
5- migración de la rama. Proceo en que las puntas de los 2 cromosomas que recombinan se repelan y se abre.
6- GIRO, rotación, quedando una estructura en forma de cruz. Esta estructura se puede resolver de 2 formas.
Queremos tener intercambio de dna en 2 cromosmas.
-plano HORIZONTAL: separación por los ejes, implica A i B siguen igual i a i b también. No hay recombinanantes. Peor hay intercambio de material genético, un trozo de dna del cromosoma azul en el rojo. Pero no lo vemos por eso decimos que no están sometidos a entrecruzamiento.
-plano VERTICAL: tenemos una resolución una A con b, y B con a. Hay entrecruzamiento.
à porque miramos loci A i B solo, no se mueven, a nivel practico.
se vemos los 2 loci, heterocigoto para los loci. En la izquierda plano horizontal.
-este modelo no puede explicar CONVERSION GENICA, porque no admite síntesis de nuevo dna en el cruzamiento. El modelo aceptado es el de rotura de doble cadena, se considera que durante la recombinación hay síntesis de nuevo dna, permite explicar conversión génica.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 4.2 MODELO DE CORTE DE LA DOBLE CADENA: explica conversión génica 1-1 solo corte de las 2 cadenas de 1 de los 2 cromosomas, 2- recesión o eliminación de nucleótidos del extremo 5’ de cada extremo. Tenemos un trozo mas largo y otro mas corto.
3-el trozo largo invade cadena de dna del otro cromosoma intacto, el rojo. Tenemos extremo 3’OH.
4-en la otra cadena extremo 3’oh se produce una nueva síntesis, porque si no perderíamos trozos de dna en la recombinación (hay resecion!), se utiliza de molde la cadena roja. Hasta que llega al otro 5’ y se unen.
5- volvemos a tener 2 UNIONES DE HOLLIDAY que se resuelven igual en plano horizontal o vertical.
à hay rotura de 2 cadenas + procesos de neosintesis, una cadena molde, 3’ más protuberante se incluye dentro, formamos DOS uniones de holliday (en el otro solo 1).
Si no afecta loci, no consideramos intercambio aun que haya trozos mescaldos.
• RESOLUCIÓN de un intermediario de recombinación con dos uniones de Holliday: horizontal / vertical (giro 180) ahora al haber 2 puede hacer mix. Resultado: -entrecruzamiento: una resolución en vertical y la otra en horizontal, el de arriba pasa a bajo u el de bajo a arriba. No hay corte al sitio 2, cromatidas intactas. En entrecruzamiento pero no escisión así que no se produce intercambio. En la otra unión corte a 2, corte vertical solo afecta a la cromatida externa.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 -no entrecruzamiento. Implica los 2 plano horizontal, parte de arriba, parte de abajo.A-B, a-b. Aunque hay intercambio de material pero a nivel de loci no se observa igual que tipos parentales. Pero los 2. También. En plano vertical los 2 también.
Vuelven los dos ab i AB. No sometidos a entrecruzamiento.
VIDEO_http://engelward-lab.mit.edu/animations GIRAN HEBRAS de dna à • CONVERSIÓN GÉNICA POR RECOMBINACION HOMÓLOGA POR ROTURA BICATENARIA: Fenómeno por el cual obtenemos combinación de alelos en los gametos distinta a los esperados.
Consideramos 1 locus, 2 alelos Aa. Se obtiene una proporción de alelos distinta a la esperada. Esperariamos 50% AA 50% aa. En conversión génica no hay 50%, puede ser un gameto más elevado que otro. No es frecuente, pero existe. Segregación en meiosis distinta a la esperada.
-POR QUÉ SE PRODUCE? Recombinación intraalelica. Recombinación, unión de Holliday producida dentro del mismo locus (antes teníamos 2 locus distintos, A i B). Se rompen las 2 cadenas, recesión zona 5’, inclusión región protuberante dentro cromosma 2 cadenas. Nueva síntesis, 2 uniones de holliday à corte.
Exemple: los 2 cortes en plano horizontal. A cadena de dna rosa, la otra verde, en el otro las 2 iguales. Que implica a nivel molecular: si son 2 alelos significa que habrá bases diferentes. El cromomosma és como un hibrido. Implica que hay alguna base no complementaria que no se va aparejar. No establece puentes de hidrogeno. Se detecta por los sistemas de reparación (zonas no unidas) à repara, quita una de las bases no apareadas la quita. Lo corrige queda todo AA, AA, era heterocigoto, pero al final en lugar de dar gametos Aa, da mas AA de los esperados. Puede ocurrir al contrario, implicaría aa, AA.
-Normalmente ocurre en HOT SPOTS, no entre alelos Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 cada cromosoma homologo 2 cromátidas, con 2 cadenas de dna cada uno. Los 2 alelos A i a. Hay recombinación. Intercambio material genético. A nivel de bases implica GGG-TTT miss match (zona no unida) à detectado por enzimas de reparación. No puentes de hidrogeno, eliminar TTT… según la reparación distintos resultados.
Modelo de holliday no puede explicar esto porque era cortar y unir, no puede explicar nueva síntesis.
4.3 VIA recBCD de recombinación homóloga en E.coli: -no tan importante en procariotas, porque solo hay 1 cromosoma, en eucariotas intercambio cromosomas homólogos. Peor importante para procesos de reparación… • Sistema de recombinación principal: recBCD (recombinación + 3 enzimas que particiane en el proceso de recombinación).
Veemos molecula de dna, cromosmoa que ya ha sido cortado.
1-Primer corte: ENDONUCLEASA. Corta dentro del DNA, en una región corta las 2 cadenas.
2- Complejo enzimático formado por 3 enzimas: helicasa B + helicasa D. Como cadenas de DNA se separan, permiten separar para que no se intercalen los cromosomas. Triangulo B es la que corta puentes de hidrogeno entre las 2 cadenas de recombinación.
-proteína B además exonucleasa 3’-5’. Siempre hay una cadena más larga que la otra.
3-sitio chii (x cuadrado igua) es HOT SPOT de recombinación. Va abriendo la cadena hasta llegar a X, una vez llega para su actividad exonucleasa 3’-5’ que degradaba la cadena y sigue avanzando como helicasa un poco más. Pero a activa exonucleasa 5’-3’ en la otra cadena. Así ese trozo de cromosoma no va estar y se copiara del otro cromosoma homologo.
4-cadena 3’ se desprende con bolitas verdes = proteína RecA, parecidas a proteínas SSBP proteínas de unión a dna de cadena simple para impedir que dna se vuelva a unir en la replicación. Lo que hacen es Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 tapizar para proteger y median la invasión de la cadena más larga dentro de la doble cadena del otro cromosoma con el que recombina. Funcion doble de la RecA: -no más degradación. PROTEGE. (monocadena más vulnerable) -mediar migración inclusión, de la monocadena larga a dentro del otro cromosoma homologo.
5-una vez migra, se produce nueva síntesis à POLIMERASA II, diferente de la que participa en la replicación. En algunos casos participa la polimerasa I.
6- Ultimo enlace fosfodiester à LIGASA como en repliacion del dna.
• Subunidad C reconoce sitio X xi, secuencia conservada, hot spot, que se repite cada x número de nucleótidos.
Unión de las RecA, tapizan las estructura monocadena y permiten inclusión dentro cromosoma homologo con que recombina. Solo tapiza y permite la migración, para poder hacerlo, cadenas separadas mediante helicasas, siempre. Muy importantes helicasa en recombinación y replicación, y reparación del dna.
Enzimas Ruv participan en la unión de holiday Hacen falta las 3 para resolver en plano vertical, horizonal o combo de los 2.
• • • RuvA: reconoce uniones de Holliday, se une.
RuvB: migración de las ramas, al abrirse los dos extremos de los cromosomas y formar estructura en cruz. A veces se abren muy poco.
RuvC: enzimas que resuelven, cortan y unen estructuras de holliday.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Recombinación también se utiliza para reparar, si se pierden fragmentos grandes de cromosomas.
RESUMEN -colapso por dimeros de timina a luz ultravieoleta.
4.4Proteinas implicadas en la recombinación homóloga en Eucariotas: Lo único que cambia respecto procariotas es proteínas y enzimas que participan en el proceso • Spo11: rotura bicatenaria al iniciar proceso de recombinación • MRX: Luego hay acortamiento de una de las cadenas.
• RAD51 y DMC1: función similar a proteína RecA en procariotas, se une a la cadena larga para evitar su degradación y ayuda a la inserción de la cadena en la doble cadena del cromosoma homologo.
o Primer corte por Spo11 cibatnario. Luego se libera o MRX 2 unidades que acortan, resecion de cadenas. Se liberan o Homologas de RecA, dmc1 y rad51 tapizan y permiten inserción de cadena pretuberante en el cormosmoa homologo para ficiltar • POLIMERASA beta nueva síntesis de DNA.
• LIGASA: Ultimo enlace fosfodiester.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 4.5 Papel recombinación eucariotas: • Producción variabilitad genética, mayor combinaciones génicas, intercambio material cromosomas homólogos (en procariotas no porque solo 1 cromosomas, más para reparación de dna) • Reparación del dna. Si hay agujeros cromosoma homologo no degradado se utiliza de molde.
• Durante replicación horquilla se queda colapsada, no puede avanzar, se producen dímeros de TIMINA a nivel de la misma cadena de DNA (cel expuesta a radiaciones UVA) ---AAGG-----TTCC--- PUENTE ENTRE TT distorsiona la doble hélice y produce colapso, la horquilla no puede continuar. Mecanismos para solventar problemas.
5)Recombinación etópica, desigual, no alélica: • entre secuencias que no son alélicas, secuencias que presentan homología pero que no están en el mismo lugar en el cromosoma homologo con que recombinan. Dentro del mismo cromosoma, o entre cromosomas homólogos en secuencias a distinto nivel. Desplazamiento de 1 cromosoma, homologas a nivel de secuencia pero no a nivel de lugar, bandas de distinto tipo.
o Entre cromosomas homólogos pero no misma localización.
o Secuencias dentro del mismo cromosoma. INTRACROMOSÓMICA.
à puede producir reordenamiento cromosómico.
-en recombinación normal, en homólogos, hay homología, mismos genes, solo cambian alelos, no es un gran problema para la homología, hay apareamiento hay uniones de Holliday. Regiones equivalentes a nivel de lugar, corresponden a misma banda cromosómica.
5.1 Recombinación entre repeticiones invertidas: • Tenemos 2 elementos transponibles ( de tir a tir y lo que hay al medio), secuencias orientación opuesta. Secuencias presentan homología (puede ser un mismo LINE). Intracromosómica, se alinean por homología y recombinan. Pintar X entre A y B. X y Y dos genes bordeados de elemento transponible. Si se produce recombinación etópica = INVERSION CROMOSÓMICA cuando secuencias tienen sentido OPUESTO.
à grandes reordenamientos, mutaciones de tipo estructural.
-común en elementos transponibles porque son más grandes. Pero puede ser cualquier secuencia repetitiva.
-INVERSIÓN: rotura y giro de 180 grados.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 A –B –C- D à A C B D (corto entre AiB y CiD) no cambia composición, tenemos mismos genes pero cambia orientación, puede tener efecto o no para el individuo, depende de donde se produzca rotura. Otras veces puede aislar promotor de un gen y dejarlo inactivo. Incluso pueden ser letales.
5.2 Recombinación entre repeticiones directas: • Secuencias en el mismo sentido. El cromosoma no hace lazo para que queden las secuencias apareadas, si no que se hace como un bucle, para que queden en homología. Pintar x, A rojo verde B, el otro lado el circulo, lo que hay entre las secuencias repetidas se pierde. DELECIÓN CROMOSÓMICA, puede ser grande o pequeña en función de lo alejados que estén los elementos.
à Pasa en el paquiteno (en meiosis), pero puede suceder en MITOSIS (copia exacta de cromosomas, cromatida igual, salvo gametos donde hay recombinación) = células somáticas que tendrías que ser iguales, no lo son, hay error. RECOMBINACIÓN MITÓTICA, MUTACIONES SOMÁTICAS.
6)Recombinación ESPECÍFICA de SITIO: poco importante.
• Mecanismo bacteriófagos para insertarse en el cromosoma bacteriano. Porcentaje de homología entre regiones que recombinan BAJO. Basta con unos pocos nucleótidos.
• Pintar x entre llocs grocs.
• Participan otras enzimas distintas de Rec A… RECOMBINASASAS.
Ejemplo: RECOMBINACIÓN POR TIOSINA RECOMBINASA: median corte y unión de fragmentos a recombinar. Participan 4 unidades de recombinasa (R1,R2,R3,R4), colores en función del cromosoma en que actúan. Distintos pasos.
1) Primero R1 y R3 cromosomas homologos. Corte, unión a extremo de cadena de DNA, enlace FOSFOTIROSINICO referente al Aa, queda grupo 5’OH libre. El grupo OH rompe el enlace fosfotirosinico, se promueve el corte y la unión de los fragmentos entre cromosomas.
2) Corte en la otra cadena de dna. Primero corte, luego enlace fosfato, el OH libre rompe enlace y libera recombinasa.
MUTACIONES Y SU REPARACIÓN 7)Recombinación etópica, desigual, no alélica: • Hay una tasa de mutación, cambio de bases en las especies.
Normalmente baja, 10-6, 10-5.
Carme Blanco Gavaldà • • Curs 2017-2018 Sistemas de reparación disminuyen, aunque sea baja, si no existieran tasa sería mucho mayor: cambio de bases espontánea y vida diaria (exposición a elementos físicos químicos).
Revertir proceso. Revertir mutación de bases. Cambio de base por otra o grupo químico.
• POLIMERASAS producen mutaciones. Mutaciones son importantes por la variabilidad genética, para poder evolucionar. Durante la replicación hay errores: o Incorporar nucleótido que no corresponde.
o Incorporar nucleótidos de más o de menos (en el dibujo).
• Cadena molde para complementaria durante replicación. A veces polimerasa cuando hay repeticiones de muchas bases, CACACA.. más propensa a equivocarse. Pasar 2 veces por el mismo sitio e incorporar CA extra. En el siguiente ciclo la cadena servirá de molde, con CA de más. Puede ser grave porque puede cambiar MARCO DE LECTURA durante la traducción.
o MICROSATELITES: secuencias repetidas cortas. Muchas veces en regiones no codificantes. No son significativos. Pero hay genes con microsatélites = más tendencia a sufrir mutaciones. Enfermedad corea de harginton ¿?, dentro del gen hay secuencias repetidas microsatélites, se aumentan las repeticiones. Al alcanzar un num det de repeticiones una proteína no puede realizar su función de forma adecuada.
à DESPLAZAMIENTO DE MARCO DE LECTURA: 3 nucleótidos = 1 codón = 1 Aa (código genético). Si tenemos de más ya no es el que toca. Ej: CGT-GCA à CGT – AGC-A TIPOS DE MUTACIONES: 1)MUTACION PUNTUAL: cambio simple de 1 nucleótido por otro. Distintos tipos según lo que dan a largo plazo.
• SINÓNIMA: mutación desapercibida, código genético degenerado, da el mismo resultado. Normalmente en 3ª base, da a mismo Aa.
• NO SINÓNIMA: Aa completamente diferente. En la 2ª base.
• TERMINADORA: codificaba para Tyr pero cambio timina por adenina, da triplete que corresponde a codón STOP, ribosoma lo lee y para traducción, no se incorporan más un nucleótidos. Implica que proteína resultante será trucada, más corta de lo normal, seguramente no funcionar.
• POR ULTRALECTURA: al contrario, tenemos codón de terminación se cambia por un Aa. No se para y pliega, continua la producción de proteína, afectando estructura 3D = función.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 • Estontaneas: al azar, no hay un agente externo que las provoca. Debidas a errores de la repliación, tasa error polimerasa.
• Inducidas: agente físico o quimico.
Según celulas que afecta: • Somaticas: celulas no reproductoras. No se transmietn a la descendencia. à no todas las mutacioens son heredables • Gaméticas: participen en la repdorucció, se transmiten a generaciones futuras.
Dentro de las mutaciones espontaneas o Errores replicación o Cambios tautoméricos: bases nitrogenadas normalmente tienen 2 formas química, 1 es más común a, t, g, c.
-Desplazamiento de un proton en la base, implica que ya no se aparean de forma normal.
o Cambios químicos espontáneos: desanimación, depuración. Entrega desaminacion uracilo no se mantiene.
-a veces uracilo es fruto de desaminacion citosina.
Dentro de las inducidas: o Análogos de bases nitrogenadas, productos químicos presentes en el ambiente mimetizan una base, composición parecida, se incorporan en el dna durante la replicación. Asi base complementaria no es la que toca y produce mutación.
o Agentes modificadores de las bases, químicamente, ya no se aparea con la complementaria.
-Alquilantes (químicos) añaden grupos metilo a las bases.
o o Agentes físicos: radiaciones ionizantes que rompen cadenas de dna.
Radiaciones no ionizantes UVA.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 1)Agentes químicos que actúan de análogos.
-AZIDOTIMIDINA: análogo de timina, se utilizaba en el tratamiento del sida.
-5 BRUMOURACILO: análogo de la timina al replicarse el dna. Una vez incorporado en el DNA tiene tendencia a unirse a la GUANINA. Cuando utilizo cadena 5BU como molde tenemos guanina. Polimerasa interpreta como otra base aun que sea análogo del la A.
-2 AMINOPURINA: puede substituir adenina. Pero se aparea con la CITOSINA.
àLa mayor parte de cambios són transiciones: mutacion puntual de 1 nucleotido que implica un cambio de una base purica por purica. // pirimidica por pirimidinica, mismo tipo. C por t o g por a, se puede indicar con una flecha.
Ej: ---A----- -à relación da dos cadenas moldes, una correcta otra no ---- A---------T---------5BU--- (à Transvesiones: cambio puntual de 1 base, cambio purica por pirimidinica o pirimidinica por purica).
2)Modificar bases nitrogenadas: su presencia modifica las bases, apareamiento diferente.
• HNO2: produce desaminación. La guanina pasa a XANTINA, la citosina a URACILO (también lo puede hacer de forma espontanea, pero este compuesto lo acelera).
à también produce transiciones.
• Hidroxilamina, también transiciones.
• Agentes alquilantes: metilmentanosulfanato MMS, etilmetanosulfanato, añaden grupos CH3 o metila. Hay bases más sensibles, G y T.
-durante la replicación G metilada tiene tendencia a unirse a timina.
3) agentes intercalantes: como se ponen en tre la doble cadena producen una distorsión. Polimerasa se salta sitios, provoca deleciones o añade bases de mas • Naranja de acridina: bandeo cromosómico.
• Bromuro de etidio: marcar dna, mirar geles de agarosa en UV. Se mete dentro de la doble cadena de dna. Muy mutageno.
• 4)radiaciones ionizantes: mutaciones, no pueden reparase (solo juntan trozos de cromosoma) por el sistema de reparación celular, porque implican perdidas de trozos de DNA, perdida de info.
5)radiaciones no ionizantes: dímeros de timina, uniones dentro de la misma cadena dna, colapso horquillas de replicación y no pueden avanzar.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 Polimerasas cometen errores, por eso también tienen actividad exonucleasa 3’ 5’ para corregirlos.
No siempre logra corregirlo, por eso hay mutaciones.
ACTIVIDAD AUTOCORRECTORA.
• Si incorporan nucleótidos y presentan complementariedad con cadena molde, gana actividad polimerasa. 5’ 3’ siempre, copia la cadena.
• Si por error incorpora base no correcta no se producen puentes de hidrogeno, no hay homologia.
Se activa la actividad exonucleasa 3’5’. Elimina la base mal colocada y luego recupera actividad polimerasa. N SISTEMAS DE REPARACION DEL DNA: Si actividad autocorrectora no funciona, la célula tiene otros sistemas de reparación diferentes. Se activan en función del tipo de daño.
1.
REPARACIÓN DIRECTA: nucleótido incorrecto, puede pasar cuando se incorpora o una vez ya ha pasado la horquilla. No asociado a la polimerasa, ya paso. El nucleótido dañado es substituido por el correcto a posteriori. Hay complementariedad de bases. Puede tener una oxidación (Guaninas… unión a T). Cambios pequeños pero hace falta reemplazarlos. Pero no es defecto de la polimerasa.
Reparación in situ, se le quita lo que sobra o se añade lo que falta.
2. REPARACION POR ESCISIÓN: quita el nucleótido entero y lo substituye por otro nuevo. 1 o varios.
Hay 2 tipos.
3. REPARACION DE ERRORES DE APAREAMIENTO: aquí no hay unión por puentes de hidrogeno = incoropracion de base incorrecto, no se establecen puentes de hidrogeno.
4. REPARACION DE ROTURAS: 4.1 UNION POR EXTREMO NO HOMÓLOGO.
4. 2 REPARCION POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA.
1. REPARACIÓN DIRECTA: nucleótido incorrecto, puede pasar cuando se incorpora o una vez ya ha pasado la horquilla. No asociado a la polimerasa, ya paso. El nucleótido dañado es substituido por el correcto a posteriori. Hay complementariedad de bases. Puede tener una oxidación (Guaninas… unión a T). Cambios pequeños pero hace falta reemplazarlos. Pero no es defecto de la polimerasa.
Reparación in situ, se le quita lo que sobra o se añade lo que falta.
• • REPARACION DE DIMEROS DE TIMINA: uniones de timina a misma cadena de dna por exposición a UVA. Bacterias tienen sistema de reparación directa, casi exclusivo de bacterias, tienen enzima fotoliasa, fotosensible, necesita de la presencia de luz para realizar su función: rompe los dimeros de timina, se recupera estructura normal. Cuando la intensidad de UVA no es muy grande la enzima puede repararlo.
REPARACIÓN DE GRUPOS METILO: agentes alquilantes capaces de añadir grupos metilo a las bases nitrogenadas. En eucariotas tienen os metiltransferasa, enzima capaz de eliminar grupos metilo, para evitar apareaminto incorrecto. Procariotas tienen otra enzima parecida, Ada, Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 EN CELULAS eucariotas, que no tenemos la fotoliasa, podemos reparar dímeros de timina por otro sistema à reparación por escisión de nucleótidos.
2. REPARACION POR ESCISIÓN: quita el nucleótido entero y lo substituye por otro nuevo. 1 o varios.
Hay 2 tipos.
2.1 REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE BASES: diapositiva a. Normalmente se quita/modifica uno de los nucleótidos que contiene la base, y solo ese.
Tanto en procariotas como en eucariotas.
Consiste en eliminar únicamente la base dañada y se deja el resto. Actua dna glucosilasa (según base que se quita se adapta el nombre: uracil-glucosilasa….).
(citosina a uracilo por ejemplo). Queda sitio AP: sitio apurínico. Siguiente paso és cortar el nucleótido que no tiene base nitrogenada, rompe enlace fosfodiester y se elimina. Finalmente se substituye por nucleótido con base correspondiente.
-polimerasa realiza reparación.
Normalmente POLIMERASA I.
Añade el nucleótido con la base correcta no dañada.
-ligasa cataliza el ultimo enlace fosfodiester.
Siempre replicación, recombinación….
2.2 REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE NUCLEOTIDOS: implica quitar varios nucleótidos, no uno. La Célula lo utiliza en eucariotas para la reparación de dímeros de timina. También cuando se incorpora compuesto químico muy grande que produzca aductos (engrosamientos), distorsion del dna.
-enfermedades asociadas en definciencias en enzimas relacionadas. Se convierten en muy sensibles a UVA (procariotas fotoliasa, reparaicón directa).
-implica eliminación de varios nucleótidos. La zona dañada es detectada por un complejo enzimático de reparación.
*PROCARIOTAS: sistema de escisión de nucleótidos de PARCHE CORTO.
Aunque no reparan UV, reparan otras, como adicion grupos químicos grandes. Sistema UVR ABC + OTRA: complejo enzimático formado por 3 proteinas, uvr detecta el lugar distoriosnados y se une a ella.
Posteriormente se libera al unirse B y C. B produce desnaturalización justo donde esta el daño, rutuna Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 puentes hidrogeno de región próxima al lugar de mutación. Posteriormente proteína C provoca 2 cortes en la cadena de DNA que presenta el daño. El corte es más amplio que la zona de daño.
-el cuadro naranja representa complejo. C corta un lado y otro. Siempre se cumple que en bacterias el fragmento mide unos 12 nucleòtidos. Hacia la derecha a partir del 5to nucleótido, a la izquierda a partir del 8ª nucleótido.
-una vez se corta entra proteína UVR D, que actua como una helicasa. Separa la cadena de longitud 12nucleotids. Una vez esta separada, se elimina. El agujero se completa con la polimerasa I de reparción.
-finalmente ligasa hace el ultimo enlace fosfodiester.
B y d helicasa. B solo rompe zona donde esta el daño. El resto de la cadena lo hace D.
Rotura de puentes posterior a rotura de cadena.
à solo sobre 1 cadena, la otra se utiliza de molde.
*EUCARIOTAS: prácticamente igual, solo cambian las enzimas: grupo XP = XPC, XPD, XPF, XPG, XPA.
• XPC: equivale a uvrA reconoce sitio mutación.
• XPD: uvrB, la que desnaturaliza, rompe puentes lugar de mutación.
• XPF y XPG: realiza corte uvrC, función endonucleasa.
• XPA: helicada uvrD, recorta el resto de nucleótidos del parche.
-Otra diferencia es el tamaño del fragmento que se corta: unas 20 bases, 20 nucleótidos.
-Procariotas reparación por escisión de PARCHE CORTO, eucariotas de PARCHE LARGO.
3. REPARACION DE ERRORES DE APAREAMIENTO: aquí no hay unión por puentes de hidrogeno = incorporación de base incorrecto, no se establecen puentes de hidrogeno.
-cuando polimerasa incorpora un nucleótido mal y no lo corrige, pasa horquilla de reparación (exonucleasa solo cuando no hay puentes de hidrogeno entre bases).
-implica unión de bases incorrecta.
-ejemplo procariotas. También se da en eucariotas, no se conocen bien las enzimas que participan pero mecanismo parece igual, solo 1 diferencia.
• Se incorpora una base errónea pero acaba replicación. Cromosoma mutado. MISS MATCH, base no apareada.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 • Detectado por sistemas de reparación. Importante distinguen que base esta mal, cual hay que cambiar.
EN BACTERIAS: cadena molde (gris) presenta una secuencia conservada CTAG, presenta metilación de las adeninas. La cadena antigua metilada, la nueva no. Indica a sistemas de reparación que el error está aquí, porqué la otra es la cadena antigua.
• Las proteínas que participan en la relación son del grupo Mut.
o MutH: endonucleasa, corta enlace fosfodiester dentro de la cadena, justo antes de la secuencia señal de metilación.
o MutL y MutS: reconocen el lugar del error.
• Produce plegamiento en el dna y acercamiento de las secuencias a la región de la metilación.
• Una vez se ha cortado una EXONUCLEASA elimina el fragmento de dna hasta la zona dañada.
• Molde la cadena gris, y POLIMERASA I (procariotas) añade nucleótidos, el ultimo enlace fosfodiester lo realiza una ligasa.
En EUCARIOTAS no hay sistema de metilación que indica que cadena es la nueva y cual es la vieja. La polimerasa de reparación es la BETA. (letras griegas eucariotas, números romanos procariotas) -si se elimina DNA de extremo o del medio: exonucleasa, parten de extremo libre.
-endonucleasas no necesitan extremo libre para empezar, desde el medio.
4. REPARACION DE ROTURAS: 4.1 UNION POR EXTREMO NO HOMÓLOGO.
Casos de reparación de daños graves producidos por ruptura de las 2 CADENAS de dna, no puedo utilizar la otra como molde para reparar.
Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 1-complejo de 2 proteínas Ku70/80 se unen a cada uno de los dos extremos del dna que se ha roto.
(radiación no ionizante produce rotura). Proteínas tienen tenencia a agregarse entre ellas = facilitan la aproximación de los trozos rotos para que se vuelvan a unir.
2- se recluta proteína kinasa DNA-PKs fosforila otra proteína (también están en la regulación del inicio de la replicación del dna eucariota, las ciclinas altas se inicia).
3-Fosforila Artemis (no esta en la foto). Es importante Artemis cuando la rotura no es limpia, hay trozos monocadena de un lado y otro y no son complementarios, esta los pule, rebaja, chapuza porque se pierde DNA. Dependen donde se produce ruptura puede ser eficaz porque impide apoptosis. Elimina nucleótidos de más 4- proteína Xrcc4 y ligasa IV, hace de puente y ligasa intenta unir los 2 trozos.
à puede ser fatal si hay gen o no tener ninguna repercusión.
4. 2 REPARCION POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA.
-reparar dímeros de timina también. Se ha iniciado la relación y el dímero no se ha reparado antes por otros sistemas. Al iniciarse horquilla, se repara por recombinación aprovechando que se sintetiza DNA. Se separan las 2 cadenas de DNA en la replicación. Una no tiene problema porque no hay dímero. Cuando polimerasa encuentra dímero de timina no lo sabe interpretar y lo SALTA.
Paso 3-RECOMBINACIÓN después del salto, entre la cadena de las AA. Así las AA quedan arriba y el hueco queda abajo, que puede ser reparado porque la cadena de arriba esta bien y puede servir de molde.
à no repara el dímero de timina, se mantiene, pero permite la replicación del DNA a a pesar del dímero, si no colapso de la horquilla, habría apoptosis por trozos sin replicar. MECANISMO ALTERNATIVO, no substituye al eliminación.
REPARACION SOS: respuesta cuando célula no puede más y buscar recurso extremo para no entrar en apoptosis.
-tipico de bacterias.
-En este sistema las enzimas necesarias no están siempre. Síntesis si la célula entra en estadio de socorro.
*FUNCIONAMIENTO: • Daño muy grande. Molde dañado y en la otra cadena trozos faltan. Las 2 mal. Se inicia respuesta SOS.
• PROTEINAS y enzimas especiales: o POLIMERASA V = polimerasa de translesión. Primera vez que aparece solo se utiliza en este proceso.. Intenta conseguir dna doblecadena toda costa, aunque la mono cadena no sea Carme Blanco Gavaldà Curs 2017-2018 fiable porque esta dañada. L copia todo, aunque no sean complementarios a los que hay. Incluso pueden copiar adeninas, porque en bacterias es frecuente dímeros de timina. No es fiable, las otras si hay daño no polimerizan.
o Proteínas Rec A (recombinación en E.col, unión a monocadena para insertarse en la doble cadena), lo que hacen es proteger las monocadena, las estabiliza al unir.se à polimerasa V no se sintetiza porque esta regulada por un gen: REC A- LEX A-enzimas de reparación. LEX A normalmente produce que inhibe transcripción enzimas reparcion, y también regula RecA, como participa en otros mecanismos, la mantiene a nivel basa.
Situaciones DNA monocadena o dna degradado, restos de nucleótidos, estos nucleótidos activan la REC A. Así niveles normales aumentan.
Cuando los niveles de rec A son altos, se produce autodestrucción de proteína lex A, si inhibe lex A, se activa polimerasa V de reparación.
Sistema de reparación por escisión de nucleótidos. Enfermedad delación gen XPA y C. Si hay problemas en enzimas de reparación, luz UVA produce lesiones piel = cáncer piel. Muy sensibles al luz uva.
à relacionar procesos y proteínas 8 puntos tipo tes, 30 preguntas + 2 puntos de escribir. Un paso repliacion, aclarr, o tipo entrega de entregas, poco rollo, algo concrerto y definiciones de cosas varias (función rec A, una linia) ...

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