SEMANA 13REPLICACIÓN DEL ADN. REPARACIÓN DEL ADN.

1. Describir el mecanismo de acción de las ADN polimerasas que operan en las dos hebras del ADN y el efecto que esto tiene en la síntesis de la hebra rezagada en comparación con el hebra principal.

Las moléculas de la DNA polimerasa se mueven a lo largo de una plantilla sólo en dirección 3' → 5'. Como resultado, las dos cadenas recién ensambladas crecen en direcciones opuestas, una hacia la horquilla de replicación y la otra en el sentido contrario.

Una cadena se ensambla en forma continua y la otra como fragmentos unidos de manera enzimática.

Los dos extremos de la izquierda son los dúplex en replicación y el extremo de la derecha es el dúplex no replicado. La cadena retrasada del DNA replicado de nueva procedencia contiene una porción de cadena sencilla expuesta que discurre desde la horquilla de replicación.

2. Suponga que usted es incapaz de reparar el daño en el ADN causado por la pérdida de bases de purina. Este defecto causa la por acumulación de unas 5.000 mutaciones día en el ADN de cada una de sus células. Como la diferencia promedio en las secuencias de ADN entre humanos y chimpancés es de aproximadamente 1%, es sólo cuestión de tiempo hasta que te conviertes en un chimpancé. ¿Qué es lo incorrecto en este argumento?

Suponga que usted es incapaz de reparar el daño en el ADN causado por la pérdida de bases de purina.(debido a la mutación afecta a las enzimas requeridas para reparar el daño del DNA causando la perdida de las bases de purinas)(v)

Se calcula que en una célula humana se generan al día unos 5.000 sitios AP. La polimerasa encuentra dificultades para replicar una zona donde hay un sitio AP, por lo que la alteración debería repararse antes de que la horquilla replicativa o la maquinaria transcripcional alcance esa zona. (v)

Como la diferencia promedio en las secuencias de ADN entre humanos y chimpancés es de aproximadamente 1%, es sólo cuestión de tiempo hasta que te conviertes en un chimpancé. No se daría Ya que la diferencia de cromosomas es humano 46-chimpance 48 (F)

3. ¿De qué manera las dos actividades de exonucleasa de la ADN polimerasa I se diferencian unas de otras? ¿Cuáles son sus respectivas funciones en la replicación?

Poseen dos propiedades contrastantes: 1) tienen que permanecer vinculadas con la plantilla sobre largos tramos para sintetizar una cadena complementaria continua y 2, no se pueden fijar con tanta fuerza que les impida desplazarse de un nucleótido al siguiente.

Actividades de la exonucleasa de las dna polimerasa: La DNA polimerasa I posee tres enzimas en una. Las dos actividades de

exonucleasa tienen funciones por completo diferentes en la replicación. Esta actividad tiene una función clave para remover los iniciadores de RNA.

La función de exonucleasa 3' → 5' desplaza los nucleótidos mal apareados del extremo 3' de la cadena en crecimiento del DNA. Esta actividad tiene una función clave en el mantenimiento de la precisión de la síntesis de DNA.

4. Contraste los acontecimientos de la reparación por escisión de nucleótidos y la reparación por escisión de base.

Reparación por escisión de base

1.- (RECONOCIMIENTO) En este caso la base alterada es retirada del ADN por un tipo de enzimas denominados glicosidasas. Hay varias y cada una se ocupa de un tipo de modificación (Hipoxantina-ADN glicosidasa, uracil-ADN -glicosidasa).

2.-(REPARACION) Cuando estas retiran la base dañada se genera un sitio AP (también se pueden generar sitios AP por otras causas), que resultaría muy mutagénico si se dejase sin reparar, ya que bloquearía la replicación o transcripción del ADN en ese punto, seguidamente interviene una endonucleasa que retira el resto de ribosa fosfato del sitio AP, dejando un hueco de un nucleótido que es rellenado inmediatamente por la acción de una polimerasa del ADN, por último la hebra es sellada por la ligasa.

Reparación por escisión de nucleótidos

Este mecanismo de reparación es muy similar al anterior, y de hecho comparte con aquél algunos de sus elementos moleculares. 1.- (RECONOCIMIENTO) En una primera etapa, el sistema reconoce el punto de la lesión.

2.- (REPARACION) Seguidamente actúa una endonucleasa que corta un pequeño fragmento de la hebra que presenta la lesión a ambos lados de la misma dejando entre el nucleótido afectado y ambos puntos de corte varios nucleótidos. Luego se retira esta porción de la hebra al tiempo que una polimerasa de ADN comienza la síntesis del fragmento que sustituirá al eliminado, tomando como molde la hebra sana.

5. ¿Por qué es importante en la reparación de genes que la célula distinga las cadenas parentales de las cadenas recién sintetizadas? ¿Cómo se logra esto?

La propia polimerasa del ADN, o algunos de los componentes del mecanismo transcripcional, llevan a cabo la supervisión de la copia recién sintetizada. En otros casos hay complejos moleculares que cooperan con la polimerasa del ADN resolviendo casos en los que esta ha de replicar o transcribir una determinada zona del genoma en la que se detecta una alteración. A pesar de la gran cantidad de mecanismos y moléculas que intervienen en estos procesos hay un denominador común en todos ellos, y es que la mayoría están conservados evolutivamente.

La importancia que tiene el mantener una copia sana del material genético para la célula, ha hecho que desde una etapa muy temprana, los seres vivos desarrollasen toda una serie de estrategias para reparar los daños que se producen de manera constante en el ADN.

¿Cómo se logra esto?

REPARACIÓN DIRECTA

Por estos mecanismos se reparan: metilación de guanina, y en algunos vertebrados dímeros de pirimidina. No intervienen nucleasas ni ADN-polimerasas.

REPARACIÓN INDIRECTA

Hay intervención de nucleasas y ADN-polimerasas. Se necesita una hebra molde perteneciente al mismo cromosoma o al homólogo.

Escisión de base. Reparan casos de alteraciones puntuales en bases nitrogenadas. Se origina un sitio AP y luego se retira el nucleótido AP y se resintetiza la hebra.

Escisión de nucleótido. Reparan alteraciones que distorsionan la conformación del dúplex y que obstaculizarían la transcripción y replicación. Generalmente inducidos por bases alteradas o mal apareadas. Una nucleasa escinde una porción de la hebra próxima al lugar del daño. Inmediatamente se resintetiza una nueva siguiendo el molde complementario.

Recombinación de regiones homólogas/ Unión de fragmentos terminales de hebras rotas. Reparan lesiones en las que se ven afectadas ambas hebras, o en las que no existe una hebra complementaria que pueda actuar de molde fiable. Mecanismo más complejo que los anteriores.

AP= proteína activadora 1