REPARACIÓN DEL ADN - Agentes que dañan el ADN - Tipos de lesiones en el ADN - Mecanismos de reparación Reversión directa Reparación por escisión de bases (BER) Reparación por escisión de nucleótidos (NER) Reparación de apareamiento erróneo (mismatch repair) Reparación de rotura de hebras Agentes que dañan el ADN • Condiciones metabólicas normales • Ciertas longitudes de onda de radiaciones •Radiaciones ionizantes del tipo de los rayos gamma o rayos X •Radiaciones UV •Radicales libres (especies reactivas de oxigeno) •Sustancias químicas del ambiente • Hidrocarburos, incluyendo el humo del tabaco • Productos naturales, como las aflatoxinas Tipos de lesiones en el ADN • Modificación química o perdida de bases • Las cuatro bases (A, T, G, C) pueden sufrir modificaciones químicas, como deaminaciones, metilaciones, etc… • Perdida de bases, sobre todo purinas (A, G) • Mal apareamiento de bases durante la replicación •Roturas de hebras • Rotura de una de las hebras • Rotura de las dos hebras •Uniones covalentes entre bases (crosslinks) • En la misma hebra • Entre las hebras opuestas Mecanismos de reparación Reversión directa •Agentes alquilantes metilan las bases de guanina. Esta modificación produce un apareamiento erróneo de esta base con la timina en vez de la citosina durante la replicación. •Existe una enzima, la metilguanina ADN metiltransferasa (MGMT) que es capaz de eliminar este grupo metilo de la guanina directamente transfiriéndola a un sitio activo de cisteína de la MGMT. La proteína se disocia del ADN reparado, pero la unión metil-cisteína es estable quedando irreversiblemente inactivada la enzima, que se degrada en el proteosoma (enzima suicida). Mecanismos de reparación Reparación por escisión de bases (BER) Este proceso repara ADN con bases modificadas (citosinas y adeninas deaminadas, bases alquiladas u oxidadas, etc.) o ADN con perdida de bases (sitios apurínicos/apirimidínicos). ETAPAS • 1.-Reconocimiento y eliminación de las bases dañadas por glicosilasas específicas (11 diferentes). •2.-Corte y eliminación del residuo desoxirribosafosfato de la hebra de ADN por la AP endonucleasa y la fosfodiesterasa. •3.- Sustitución por el nucleótido correcto por medio de la ADN polimerasa beta (Pol ). •4.-Ligamiento de la hebra por la ADN ligasa. Mecanismos de reparación Reparación por escisión de nucleótidos (NER) Este proceso repara lesiones prominentes de la estructura del ADN (dímeros de pirimidina: T-T, T-C, C-C, uniones covalentes con hidrocarburos como el benzopireno, etc.). Una variante de este mecanismo es NER acoplada a la transcripción en la cual se reparan rápidamente los genes que se transcriben. ETAPAS • 1.-Reconocimiento de la lesión en el ADN y corte en los extremos 5’ y 3’ por un complejo proteico con actividad de nucleasa. •2.-Incorporación al complejo proteico de nuevas proteínas con actividad de ADN helicasa que eliminan el fragmento alterado. •3.- Sustitución por los nucleótidos correctos utilizando las ADN polimerasas delta y epsilon ( Pol y Pol ). •4.-Ligamiento de la hebra por la ADN ligasa. Mecanismos de reparación Xeroderma pigmentosum XP es una enfermedad hereditaria que predispone a los pacientes a lesiones pigmentadas en las áreas de piel expuestas al sol y a una alta incidencia de cáncer de piel. Se produce por mutaciones en alguno de los genes que codifican proteínas involucradas en el mecanismo de reparación por escisión de nucleótidos (NER). Algunas de estas proteínas son: • XPA y XPC, reconocen y se unen al sitio de la lesión y reclutan las proteínas necesarias para la NER. • XPB y XPD, son subunidades del factor de transcripción IIH (TFIIH) que tienen actividad helicasa • XPF corta la hebra en el extremo 5’ de la lesión • XPG corta la hebra en el extremo 3’ de la lesión Mecanismos de reparación Reparación de apareamiento erróneo (mismatch repair) Este proceso repara los apareamientos erróneos de bases (bases no complementarias) que se han introducido en la molécula de ADN durante el proceso de replicación. ETAPAS • 1.-Reconocimiento de la lesión en el ADN por el complejo proteico MutS. •2.-Incorporación y reconocimiento de la hebra nueva por el complejo proteico MutL. 3.- Corte y eliminación del fragmento dañado por la exonucleasa I y sustitución por los nucleótidos correctos utilizando la ADN polimerasa delta (Pol ). • 4.-Ligamiento de la hebra por la ADN ligasa. Mecanismos de reparación Reparación de rotura de hebras Este proceso permite la reparación del ADN cuyas dos hebras se han roto. Existen 2 mecanismos: • 1.-Unión no homóloga de los extremos (Nonhomologous End-Joining): Unión directa de los extremos rotos. Puede producir la pérdida de nucleótidos. • 2.-Unión homóloga de los extremos (Homologous end-joining): Utiliza para repararse la información de la cromátide hermana si el ADN se ha replicado o la información del cromosoma homólogo en caso contrario. El mecanismo utilizado es por recombinación, similar al de la meiosis.