La descarga está en progreso. Por favor, espere

La descarga está en progreso. Por favor, espere

NRH 1 REPARACIÓN DEL DNATema 4 Lesiones del DNA. Origen de las mutaciones Mecanismos de reparación Reparación directa del daño: DNA fotoliasas Escisión.

Presentaciones similares


Presentación del tema: "NRH 1 REPARACIÓN DEL DNATema 4 Lesiones del DNA. Origen de las mutaciones Mecanismos de reparación Reparación directa del daño: DNA fotoliasas Escisión."— Transcripción de la presentación:

1 NRH 1 REPARACIÓN DEL DNATema 4 Lesiones del DNA. Origen de las mutaciones Mecanismos de reparación Reparación directa del daño: DNA fotoliasas Escisión de la región dañada seguida de remplazamiento preciso Escisión de base Escisión de nucleótido Reparación de errores de replicación a)Desapareamientos (mismatch repair: MMR) b)Translesión (by-pass) Reparación de roturas de doble cadena a)Unión de extremos no-homólogos b)Unión de extremos homólogos: recombinación homóloga Papel de la proteína p53 Enfermedades asociadas con defectos en la reparación del DNA

2 NRH 2 DAÑOS DEL DNA Errores en la replicación del DNA Ataques expontáneos Ataques hidrolíticos Daño oxidativo Metilaciones descontroladas Estos ataques espontáneos producen despurinaciones y desaminaciones Agentes químicos externos: CARCINÓGENOS Son compuestos con grupos electrófilos que reaccionan con O y N Modifican las bases nitrogenadas Pro-carcinógenos: su metabolismo en el organismo mediante el citocromo P450 los transforma en carcinógenos Agentes físicos: radiaciones Luz UV: dímeros de timina (dímeros de pirimidinas) Radiaciones : rotura de la doble cadena del DNA

3 NRH 3 Lesiones del DNA que requieren reparación Lesión del DNACausa Pérdida de una baseEliminación de purinas por ácidos y calor (en el genoma humano, hidrólisis espontánea de enlaces glucosídicos/día ) Base alteradaRadiaciones ionizantes, agentes alquilantes, especies reactivas de oxígeno (ROS: O 2 -., HO., H 2 O 2 ) Base incorrectaDesaminación espontánea (C pasa a U y A pasa a hipoxantina), errores en la replicación no corregidos por exo 3-5) Deleción/InserciónAgentes intercalantes (naranja de acridina, proflavina) Dímeros de pirimidinaRadiación UV Rotura de las cadenasRadiación ionizante, agentes químicos (bleomicina)

4 NRH 4 oxidaciónhidrólisis metilación no controlada El tamaño de las flechas indica la frecuencia relativa de cada acontecimiento Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. Estas alteraciones conducen a la despurinación o desaminación de la doble cadena de DNA DAÑOS DEL DNA Alteraciones espontáneas que requieren reparación del DNA

5 NRH 5 Despurinación y Desaminación Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. Sitio apurínico Otras desaminaciones (menos frecuentes) A Hipoxantina G Xantina Sitio apurínico

6 NRH 6 Desaminación de bases adenina hipoxantina guaninaxantina citosinauracilo timina no hay desaminación 5-metil citosina timina Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col.

7 NRH 7 Mutaciones producidas por desaminación Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. Cambio de apareamiento G=C por A=T; transición

8 NRH 8 Mutaciones producidas por desaminación La desaminación de C y A origina TRANSICIONES, mutaciones puntuales producidas por la sustitución de una purina (pirimidina) por otra. G A ; C T citosinauraciloadenina hipoxantinacitosina T = A G C transición CG a TA AT a GC

9 NRH 9 Azúcar despurinado (A) Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. Mutaciones producidas por despurinación Deleción de 1 par de bases (Ej. AT)

10 NRH 10 La radiación UV produce dímeros de timina Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. La luz UV une de forma covalente dos residuos de timina adyacentes en una hebra cadena de DNA, formando ciclobutano Con menos frecuencia se pueden formar otros dímeros de pirimidinas T-T > T-C, C-T > C-C Los dímeros de timina producen una distorsión local del DNA

11 NRH 11 Oxidación de bases El metabolismo celular expone el DNA a los efectos perjudiciales de las especies reactivas de oxígeno (ROS: O 2 -., HO., H 2 O 2 ), subproductos naturales del metabolismo oxidativo. Se conocen más de 100 modificaciones oxidativas diferentes en el DNA. p. Ej.: G puede oxidarse a 8-oxoguanina oxoG puede aparearse con C o con A. Si oxoG se con A se produce una TRANSVERSIÓN. TRANSVERSIÓN: mutación puntual producida por la sustitución de una purina por una pirimidina o al revés. G C T =A

12 NRH 12 Alquilación de bases Agentes alquilantes Puede aparearse con C o T, produciendo transversiones La alquilación de la posición N7 de un nucleótido de purina, hace que su enlace glucosídico sea susceptible a la hidrólisis y lleve a la pérdida de la base: despurinación

13 NRH 13 Sistemas de reparación del DNA Escisión de la región dañada seguida de remplazamiento preciso Escisión de base Escisión de nucleótidos Reparación de errores de replicación a)Desapareamientos (mismatch repair) b)Translesión (by-pass) Reparación de roturas de doble cadena a)Unión de extremos no-homólogos b)Unión de extremos homólogos: recombinación homóloga

14 NRH 14 Reparación por escisión Etapas principales Reconocer la lesión Eliminar la lesión escindiendo parte de una de las hebras Nueva síntesis para llenar el hueco Sellar la mella para reestablecer la continuidad del DNA Reparación por escisión de base Una glucosilasa elimina la base, deja la cadena intacta La AP endonucleasa corta la cadena, la AP liasa elimina el azúcar La DNA polimerasa rellena el hueco La DNA ligasa sella la mella Reparación por escisión de nucleótido Un corte doble elimina la lesión, se elimina un oligonucleótido (12-13 nucleótidos en E. Coli, en humanos) La DNA polimerasa rellena el hueco La DNA ligasa sella la mella

15 NRH 15 Reparación por escisión de base Fig 5-50a.- Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. DNA glucosilasa: hidroliza el enlace - glucosídico que une la base dañada al azúcar. Existen al menos 6 tipos de gluocosilasas (reconocen desaminaciones de C y A; bases oxidadas o alquiladas; bases con anillos alterados, etc…) Genera un sitio sin base: apurínico o apirimidínico. Sitio AP AP endonucleasa: rompe el enlace fosfodiéster del sitio AP gererado por la glucosilasa Sistema de replicación: DNA polimerasa I y DNA ligasa UNG

16 NRH 16 Reparación por escisión de base En humanos La desaminación de 5-metil-C (habituales en secuencias CG) deja T en lugar de U, actúan glucosilasas que reconocen el par desapareado T:G, eliminando preferentemente la T, sin embargo a veces elimina la G, produciendo una mutación. La AP endonucleasa más importante es APE1 Corta la cadena por el lado 5 del sitio AP Recluta la DNA pol b La DNA pol b, que tiene dos actividades enzimáticas, elimina el fosfato-azúcar abásico, con su actividad AP liasa, y rellena el hueco con su actividad polimerasa

17 NRH 17 Reparación por escisión de base El sistema de reparación por escisión de base repara los daños en el DNA producidos por despurinación de bases, a partir de AP endonucleasa Despurinación de G C C C C G G Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col. (modificada) G

18 NRH 18 Reparación por escisión de nucleótido Es el sistema de reparación más genérico y flexible Este sistema de reparación actúa sobre una gran variedad de lesiones Dímeros de pirimidina Modificaciones químicas con carcinógenos: benzopireno, aflatoxina y con agentes quimioterápicos como cisplatino Bases desapareadas y pequeños lazos del DNA

19 NRH 19 Reparación por escisión de nucleótido De forma general este sistema implica: Detección del daño: mecanismo de escaneo Actividad endonucleasa: ESCINUCLEASA DNA helicasa Sistema de replicación: DNA polimerasa y DNA ligasa Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col.

20 NRH 20 Sistemas enzimáticos en E. Coli: 4 componentes Reparación por escisión de nucleótido FunciónComponente Escaneo DNAUvrA Nucleasa: ESCINUCLEASAUvrB, UvrC HelicasaUvrD Sistema de replicaciónDNApol I/DNApol II; ligasa

21 NRH 21 Reparación por escisión de nucleótido (E. Coli) Fig Biología Molecular del Gen 5ª ed., Watson y col.

22 NRH 22 Reparación por escisión de nucleótido FunciónE. ColiHumanos Escaneo DNAUvrAXPA, XPC; RPA Nucleasa: ESCINUCLEASA UvrB, UvrCXPF, XPG HelicasaUvrDXPB, XPD Sistema de replicación DNApol I/DNApol II; ligasa DNApol / ; ligasa Comparación en E. Coli y en humanos

23 NRH 23 Reparación por escisión de nucleótido en humanos Gen humanoFunción de la proteína XPAProteína de reconocimiento del daño (interacción con DNA lesionado) XPBDNA helicasa, subunidad de TFIIH XPCReconocimiento inicial de la lesión. Interacción con TFIIH XPDDNA helicasa, subunidad de TFIIH XPFActividad nucleasa (5lesión) XPGActividad nucleasa (3 lesión) ERCC1Unión a XPF y a proteína RPA RPAUnión al complejo XPF-ERCC1 (reconocimiento de lesión junto a XPA)

24 NRH 24 Reparación por escisión de nucleótido en humanos Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col.

25 NRH 25 Reparación por escisión de nucleótido en humanos XERODERMIA PIGMENTOSA Trastorno asociado al sistema de reparación por escisión de nucleótidos Síntomas: Fotosensibilidad Elevada predisposición a padecer cáncer de piel En eucariotas superiores este tipo de reparación es más activa en genes transcripcionalmente activos Reparación asociada a transcripción

26 NRH 26 Enzimas MMR en E. Coli: 4 componentes FunciónComponente Escaneo DNAMutS Reparación de errores MutL MutH (endonucleasa) MutU (UvrD helicasa) Sistema de replicaciónDNApol III; ligasa Reparación de desapareamientos post-replicativos o apareamiento incorrecto de base o MisMatch Repair (MMR)

27 NRH 27 Reparación de desapareamientos post-replicativos (MMR) El sistema tiene que distinguir la base errónea en la cadena hija, sin afectar a la cadena molde La cadena hija permanece sin metilar en las secuencias GATC varios minutos después de su síntesis ¿Cómo se reconoce la cadena dañada? Sistema MMR Fig Genes VII., Lewis.

28 NRH 28 Reparación de desapareamientos (E. Coli) Fig Lehninger 3ª ed Los apareamientos incorrectos son reconocidos por un homodímero MutS, al que se une MutL Los 2 monómeros MutS crean un bucle que contiene el apareamiento incorrecto La endonucleasa MutH se une a sitios hemimetilados, permanece inactiva hasta que interacciona con el complejo MutL- MutS MutH corta la hebra hemimetilada, del lado 5 ó 3 del desapareamiento

29 NRH 29 Reparación de desapareamientos (E. Coli) (cont.) Fig Lehninger 3ª ed (Modificada) MutS MutL MutH MutS, MutL MutU (helicasa) Exo VII o RecJ (5 a 3 exo) Exo I o Exo X (3 a 5 exo) DNA pol III SSB DNA pol III SSB Hueco de 1000 nucleótidos

30 NRH 30 FunciónE. ColiHumanos Escaneo DNAMutShMSH2-hMSH6 Reparación de errores MutL MutH (endonucleasa) MutU (UvrD helicasa) hMLH1-PMS1, PMS2 MED1 (endonucleasa) Sistema de replicación DNApol III; ligasa DNApol / ; ligasa Comparación de los sistemas enzimáticos en E. Coli y en humanos Reparación de desapareamientos

31 NRH 31 Fig Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col. Reparación de desapareamientos (En humanos) DNApol / ; ligasa ¿Cómo se distingue la cadena hija en humanos? No determinado, pero intervienen Las secuencias CG metiladas Las mellas transitorias de los fragmentos de OKAZAKI

32 NRH 32 Reparación de desapareamientos y Cáncer El mal funcionamiento del sistema de reparación de desapareamientos post- replicativo MMR) predispone al CÁNCER de COLON Cáncer de colon no poliposo hereditario (HNPCC) Enfermedad autosómica dominante Causas: defectos de MLH1, MSH2 o PMS2

33 NRH 33 Reparación por síntesis de translesión trans lesion synthesis (TLS) Actúa un mecanismo de seguridad que permite que la maquinaria de replicación se salte by –pass estos sitios de lesión ¿Qué ocurre si la DNA pol de replicación encuentra una lesión, dímero de T o un sitio AP, que no ha sido reparada? Síntesis de translesión Este sistema es muy propenso a cometer errores, pero evita que un cromosoma se replique de manera incompleta

34 NRH 34 Reparación por síntesis de translesión (TLS) Polimerasas de translesión: Familia Y de DNA polimerasas Sintetizan DNA a través del sitio de la lesión Son dependientes de molde Incorporan nucleótidos de una manera independiente de apareamiento de bases, por eso cometen errores con frecuencia Fig Biología Molecular del Gen 5ª ed., Watson y col. E. Coli

35 NRH 35 Reparación de roturas de doble cadena Las roturas de doble cadena son potencialmente letales Causas de rotura de doble hebra Radiaciones ionizantes (rayos g, rayos X) Especies de oxígeno reactivas Quimioterápicos (bleomicina)

36 NRH 36 Fig Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col. DNA-PK: Proteína quinasa dependiente de DNA Proteína KU: ATPasa dependiente de DNA con actividad helicasa Unión de extremos no-homólogos KU desenrrolla los extremos del molde hasta que regiones muy cortas (2-6 pb) puedan aparearse p. ej.: nucleasas; eliminan los extremos no apareados Se eliminan pb

37 NRH 37 ATM: proteína quinasa activada por rotura de cadena doble Unión de extremos homólogos: recombinación homóloga Un filamento nucleoproteíco busca la secuencia homóloga de DNA doble sobre la cromátida hermana RAD51: conduce el apareamiento de DNA homólogos e invasión de cadenas

38 NRH 38

39 NRH 39 La proteína p53 detiene el ciclo celular si el DNA está dañado Fig Biología Molecular de la Célula 4ª ed., Alberts y col.

40 NRH 40 Fig Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col. La quinasa ATM activa p53

41 NRH 41 Enfermedades asociadas con alteraciónes en el sistema de reparación por unión de extremos homólogos ANEMIA DE FANCONI Síntomas: Anomalías de desarrollo (infertilidad, deformidades esqueleto) Anemia Elevada predisposición a padecer leucemia mieloide CÁNCER DE MAMA HEREDITARIO Por deficiencia en BRCA-1 y BRCA-2 ATAXIA TELANGIECTASIA Inestabilidad genómica, Disfuncióin del sistema inmune Predisposición a padecer linfomas, leucemias. Producida por alteraciones en la proteína quinasa ATM

42 NRH 42 Biología Celular y Molecular 5ª ed., Lodish y col.


Descargar ppt "NRH 1 REPARACIÓN DEL DNATema 4 Lesiones del DNA. Origen de las mutaciones Mecanismos de reparación Reparación directa del daño: DNA fotoliasas Escisión."

Presentaciones similares


Anuncios Google