Daño del ADN REPARACIÓN-RECOMBINACIÓN RECOMBINACIÓN. Tipos de daño que ocurren en el ADN. Cambios tautoméricos durante la replicación.

Transcripción

1 REPARACIÓN-RECOMBINACIÓN RECOMBINACIÓN Importancia del tema. Fidelidad de la replicación. Daños en el ADN y sistemas de reparación del ADN. Recombinación: concepto, clasificación, modelos, enzimología. Consecuencias genéticas de la Recombinación. Daño del ADN Como toda molécula el ADN participa de diversas reacciones químicas, y como tal puede eventualmente sufrir modificaciones. Dichas modificaciones pueden ser espontáneas inducidas por diversos agentes físicos químicos biológicos. Tipos de daño que ocurren en el ADN ESPONTÁNEOS: depurinaciones desaminaciones 5000 depurinaciones/día/ célula 100 desaminaciones/día / célula Cambios tautoméricos durante la replicación Cambios tautoméricos de base Son formas alternativas isoméricas de las bases nitrogenadas que cambian el patrón de apareamiento normal..las variantes son de ceto a enol para timina y guanina y de amino a imino para citosina y adenina

2 Tipos de daño que ocurren en el ADN Sistemas de reparación INDUCIDOS: Químicos los agentes alquilantes adicionan grupos metilo o etilo en diversas bases del ADN Físicos Exposición a UV : Dímeros de pirimidina Figura a: sitios proclives a modificaciones - oxidación - hidrólisis - metilación 1) Fidelidad de la polimerasa 2) Sistemas de reparación directa 3) Reparación por escisión. 4) Sistemas de reparación post-replicación. Sistemas de reparación Fidelidad intrínseca de la maquinaria de replicación (10-9 pb) Esta dada por la actividad exonucleasa Requerimiento de primers Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3-5. Sistemas de reparación 1) Sistemas de reparación directa. a. Fotorreactivación: eliminación de dímeros de pirimidina. (procariotas y plantas) b. Remoción del metilo en O 6 de guanina (la metilación metilación se produce por agentes alquilantes)

3 Sistemas de reparación 2) Reparación por escisión. 2a: Reparación por escisión de base 2b: Reparación por escisión de nucleótido Sistemas de reparación 2c: Sistema de reparación por apareamiento erróneo. Cómo se diferencia la hebra parental de la nueva? _E. Coli: la hebra parental está metilada. _Eucariotas: la hebra nueva presenta roturas de simple hebra. 2d: Sistema de reparación acoplada a la transcripción. _Se reparan preferentemente las hebras transcriptas. (factores de la trasncripción que actúan en la maquinaria de reparación, ej. TFIIH) Sistemas de reparación 3) Sistemas de reparación post- replicación. 3a: Reparación recombinatoria. La hebra parental no dañada rellena el espacio opuesto al sitio dañado en la otra molécula hija, mediante recombinación entre secuencias homólogas. Sistemas de reparación

4 Mantenimiento de la informacion hereditaria La replicación del material genético es esencial a la vida Recombinación Importancia de la variabilidad génica: mitosis meiosis Errores en la replicación son el origen de las enfermedades hereditarias -La estabilidad génica es crucial para la supervivencia a corto plazo. DNA RECOMBINATION mitosis Errores en la replicación son causa primaria de canceres Existen patologías por incapacidad de reparar errores cometidos en la replicación La recombinación aumenta la variabilidad y genera diversidad -A A largo plazo, la supervivencia de los organismos puede depender de la variación génica, mediante la cual células y organismos pueden adaptarse a las variaciones del ambiente. -La propiedad del ADN de experimentar reordenaciones determina que se formen nuevas combinaciones génicas, sustrato molecular de la variabilidad génica. Donde y cuando sucede la recombinación homóloga...? -Durante la formación de gametos: MEIOSIS Donde y cuando sucede la recombinación homóloga...?

5 Consecuencias genéticas de la recombinación Aumento de la variabilidad genética: -Varios niveles: 1) Dado por la combinación aleatoria de los cromosomas paternos y maternos. Consecuencias genéticas de la recombinación 1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre alelos paternos y maternos gametos diferentes 2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones. 3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN. Por estos motivos y muchos más, es que la reproducción sexual ha sido tan efectiva a lo largo de la evolución. Recombinación Concepto: Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de forma tal que intercambian el contenido de ADN resultando en dos nuevas hebras. Clasificación: 1) HOMÓLOGA: : requiere grandes regiones de homología. (ej. recombinación meiótica) 2) SITIO ESPECÍFICA: : se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.(ej. reorganizaciones del ADN genes de Igs, inserción viral) Primeros indicios: Morgan (1910) Análisis de ligamiento. 3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas. (transposones transposones, retrotransposones, etc)

6 Primeros indicios: -Habría un intercambio físico de información hereditaria. -Relación directa entre la frecuencia de recombinación y distancia de mapa. -Sienta las bases del mapeo genético. Modelo de Robin Holliday (1964): Intermediario Holliday Forma Chi

7 Resolución del intermediario Holliday: Inicio Intermediario de Holliday Resolución No se forman moléculas recombinantes. Persiste un sector heterodúplex. Se forman moléculas recombinantes, con un sector heterodúplex. Otros modelos del inicio del evento recombinacional: 1975: Modelo de rotura de simple hebra en una sola molécula de ADN. Modelo de rotura de doble hebra en una sola molécula de ADN. (la más aceptada actualmente) A pesar de los múltiples modelos del comienzo de la recombinación, n, la unión Holliday de hebra cruzada continúa siendo el intermediario central del proceso.

8 Enzimología de la recombinación homóloga Fenómeno estudiado fundamentalmente en bacterias, pero con homólogos en eucariotas: -Rec BCD: Con su actividad helicasa desenrrollna el ADN, y cuando encuentra la secuencia chi (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento para Rec A. Enzimología de la recombinación homóloga -Rec BCD: Con su actividad helicasa desenrrollna el ADN, y cuando encuentra la secuencia chi (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento para Rec A. Enzimología de la recombinación homóloga -RecRec A: Se une al ADN simple hebra. Promueve la invasión de una hebra a la otra molécula de ADN, reconociendo secuencias de alta homología. Enzimología de la recombinación homóloga -Rec A: RAD 51 (homólogo en levaduras)

9 Enzimología de la recombinación homóloga -Ruv AB: Complejo enzimático (helicasa( helicasa) ) que promueve la migración de ramas Enzimología de la recombinación homóloga -Ruv C: (resolvasa)complejo enzimático con función endonucleasa que promueve la rotura y unión de las moléculas de ADN del intermediario Holliday. Determina según las hebras que corte si se van a producir moléculas recombinantes o no. Consecuencias genéticas de la recombinación Recombinación Clasificación: 1) HOMÓLOGA: : requiere grandes regiones de homología. (ej. recombinación meiótica) 1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre alelos paternos y maternos. 2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones. 2) SITIO ESPECÍFICA: : se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.(ej. reorganizaciones del ADN genes de Igs, inserción viral) 3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas. (tranposones tranposones, retrotransposones, etc) 3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.

10 Recombinación sitio específica -El reordenamiento entre moléculas de ADN se produce en sitios específicos. Recombinación sitio específica -Integración de bacteriófagos: -El reordenamiento entre moléculas de ADN se produce en sitios específicos. -Integración de bacteriófagos: Recombinación sitio específica -Genes de Inmunoglobulina y receptores T Recombinasas: RAG 1 & 2 Recombinación sitio específica -Genes de Inmunoglobulina y receptores T Recombinasas: RAG 1 & 2

11 Transposición Concepto: -La transposición implica el movimiento de secuencias a través del genoma. _Descubiertos a través de evidencias genéticas por McClintock (50 ) Clasificación: -Vìa intermediario de ADN. -Vìa intermediario de ARN

12 Aplicaciones ADN recombinante Inactivacion génica por recombinación (animales transgénicos)