7.1:

7.1: Descripción general de la reparación del ADN

Overview of DNA Repair

JoVE Core
Molecular Biology

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Overview of DNA Repair

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7.2: Base Excision Repair

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02:25 min

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November 23, 2020

Overview

Para pasar de generación en generación, el ADN genómico debe estar intacto y libre de errores. Sin embargo, todos los días, el ADN de una célula sufre de varios miles a un millón de eventos dañinos por causas naturales y factores externos. La radiación ionizante como los rayos UV, los radicales libres producidos durante la respiración celular y el daño hidrolítico de las reacciones metabólicas pueden alterar la estructura del ADN. Los daños causados incluyen alteración de una sola base, dimerización de la base, roturas de cadena y reticulación.

El ADN genómico modificado químicamente puede causar errores durante la transcripción y la traducción a proteínas. Si el ADN dañado no se repara antes de la división celular, las mutaciones genómicas pueden transferirse a las siguientes generaciones de células. Algunas de estas mutaciones pueden conducir a un crecimiento celular descontrolado que se convierte en cáncer.

La célula ha desarrollado sistemas robustos para detectar y reparar el daño en el ADN. El daño en el ADN puede ser reparado por enzimas que pueden revertir directamente el cambio químico en una sola reacción. Por ejemplo, la enzima fotoliasa utiliza la radiación UV para dividir los dímeros de timina abriendo la fracción de ciclobutano que mantiene unido el dímero de timina.

Otras formas de reparación siguen un proceso de varios pasos en el que

Se detectan modificaciones químicas en el ADN
Se retira la base o región dañada
Se sintetiza nuevo ADN

Si el daño es irreparable, la célula puede volverse senescente o sufrir apoptosis. La senescencia es un estado en el que la célula se vuelve irreversiblemente inactiva, es decir, ya no puede sufrir división celular y su ciclo celular se detiene indefinidamente. La apoptosis se refiere a la muerte celular programada, donde las proteínas llamadas caspasas degradan los componentes celulares necesarios para la supervivencia celular. A esto le sigue la digestión del ADN por las DNasas, lo que hace que la célula se reduzca de tamaño y transmita señales a un grupo de glóbulos blancos llamados macrófagos, que engullen y eliminan los desechos celulares.

Transcript

Como repositorio de toda la información genética, el ADN es altamente estable.

Sin embargo, como cualquier molécula orgánica, es susceptible a una variedad de cambios que alteran su química base, incluido el calor, la radiación y la oxidación por los radicales libres producidos durante la respiración celular.

También está presente en abundancia en la célula el agua, y esto puede causar daño hidrolítico. Hay dos tipos de reacciones hidrolíticas que dañan espontáneamente las bases del ADN en condiciones fisiológicas.

La primera, la desaminación, afecta a bases de pirimidina como la citosina, y se define por la pérdida de un grupo amino en presencia de agua que convierte la base en uracilo. La segunda es la depurinación, que es la pérdida de bases purinas debido a la escisión del enlace entre la base y la desoxirribosa, dejando un sitio apurínico en el ADN.

Estos diferentes tipos de daño conducen a mutaciones aleatorias, que pueden ser muy dañinas, causando inestabilidad del genoma, muerte celular o cánceres, entre otras afecciones. Afortunadamente, solo unas pocas de estas mutaciones se conservan durante la replicación del ADN debido a los mecanismos de reparación altamente eficientes de la célula.

La estructura bicatenaria del ADN en sí misma es particularmente adecuada para la reparación porque contiene dos copias separadas de la información genética en sus dos hebras. Esto significa que, cuando una hebra está dañada, la hebra complementaria se puede usar como plantilla para restaurar la secuencia de nucleótidos correcta.

Hay tres mecanismos comunes de reparación del ADN. La primera, la reparación de la escisión de bases, se centra en la reparación del daño endógeno del ADN, como el daño hidrolítico que resulta en la desaminación o la depurinación. La reparación por escisión de nucleótidos puede reparar el daño causado por la luz ultravioleta o ciertos carcinógenos químicos y, por último, la reparación de desajustes corrige la incorporación defectuosa de bases por parte de la ADN polimerasa durante la replicación, lo que conduce a un emparejamiento incorrecto de bases.

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