7.4: Reparación por escisión de nucleótidos

Descripción

La exposición a mutágenos puede dañar el ADN y provocar lesiones voluminosas que distorsionan la estructura de doble hélice o impiden la transcripción adecuada. El ADN dañado se puede detectar y reparar mediante un proceso llamado reparación por escisión de nucleótidos (NER). NER emplea un conjunto de proteínas especializadas que primero escanean el ADN para detectar una región dañada. A continuación, las proteínas NER separan las hebras y extirpan el área dañada. Finalmente, coordinan el reemplazo con nucleótidos nuevos y compatibles.

Distorsión y daño del ADN.

Las células están expuestas regularmente a mutágenos, factores del medioambiente que pueden dañar el ADN y generar mutaciones–La radiación ultravioleta es uno de los mutágenos más comunes y se estima que introduce una cantidad significativa de cambios en el ADN. Estos incluyen curvas o torceduras en la estructura que pueden bloquear la replicación o transcripción del ADN. Si estos errores no se corrigen, el daño puede causar mutaciones que a su vez pueden provocar cáncer o enfermedades dependiendo de qué secuencias se alteren.

Identificación y reparación de regiones dañadas.

La reparación por escisión de nucleótidos se basa en complejos proteicos específicos para reconocer regiones dañadas del ADN y señalarlas para su eliminación y reparación. En los procariotas, el proceso involucra tres proteínas–UvrA, UvrB y UvrC. Las dos primeras proteínas trabajan juntas como un complejo, viajando a lo largo de las cadenas de ADN para detectar cualquier aberración física.

Una vez identificadas, las hebras en el lugar dañado se separan y las enzimas endonucleasas como la UvrC cortan y extirpan la región afectada. La ADN polimerasa llena el espacio con nuevos nucleótidos y luego la enzima ADN ligasa sella los bordes entre el ADN nuevo y el viejo.

Las mutaciones en NER tienen graves consecuencias

En procariotas, el complejo NER está formado por tres proteínas Uvr, pero en eucariotas, más de una docena de proteínas operan para regular la reparación del ADN. En los seres humanos, las mutaciones en la vía NER pueden provocar enfermedades como el xeroderma pigmentoso (XP), que se asocia con un aumento de 2.000 veces en la incidencia de cáncer de piel. Las personas que padecen XP son muy sensibles a la exposición a los rayos UV y pueden desarrollar quemaduras graves en la piel después de unos minutos de exposición a la luz solar. Además, los pacientes con XP pueden mostrar signos de envejecimiento prematuro y, a menudo, desarrollar anomalías neurológicas. Sin un mecanismo de reparación que funcione correctamente, el daño del ADN puede acumularse y provocar una muerte celular anormal o tumores potencialmente cancerosos.

- [Instructor] La exposición del ADN a la luz ultravioleta

y ciertos carcinógenos químicos pueden causar una

lesión de gran volumen.

Una distorsión específica de su estructura normal.

Este tipo de daño puede ser reparado

por un proceso denominado reparación por

escisión de nucleótidos.

El proceso comienza cuando un complejo de enzimas,

mostradas aquí en E. coli, que contiene las proteínas UvrA

y UvrB, viaja a lo largo del ADN

y detecta la aberración física de la lesión.

En ese lugar las hebras están separadas

y las enzimas endonucleasas, tales como UvrC, cortan la

cadena

a ambos lados del daño.

La enzima ADN helicasa luego remueve las piezas cortadas.

Otra enzima, la ADN polimerasa llena el vacío

con nuevos nucleótidos.

Finalmente, la enzima ADN ligasa sella los bordes

entre el nuevo y el viejo ADN completando la reparación.