8.11
Reparación por escisión de nucleótidos
Distorsión y daño del ADN
Las células están expuestas regularmente a mutágenos, factores del medio ambiente que pueden dañar el ADN y generar mutacion…
La reparación por escisión de nucleótidos, o NER, corrige las lesiones voluminosas de ADN causadas por la radiación UV y los carcinógenos químicos.
Estas lesiones voluminosas, como los dímeros de pirimidina, distorsionan la hélice del ADN e interfieren con la replicación y transcripción del ADN.
En E. coli, las proteínas de reparación UvrA y UvrB forman un complejo que escanea el ADN genómico en busca de lesiones estructurales.
Una vez que se encuentra con una lesión, el UvrA se disocia, lo que hace que el UvrB se una fuertemente al ADN distorsionado.
A continuación, la UvrB unida al ADN recluta la UvrC, una endonucleasa, que hace una incisión a cada lado de la lesión.
A continuación, la helicasa UvrD desenrolla el ADN y extirpa el fragmento portador de la lesión.
Después de la escisión, la ADN polimerasa llena el espacio con nuevos nucleótidos complementarios, y la enzima ADN ligasa sella el espacio entre el ADN nuevo y el antiguo, completando la reparación.
Alternativamente, si una ARN polimerasa de transcripción activa se encuentra con la lesión voluminosa, puede reclutar directamente la UvrB al sitio de la lesión.
Esto inicia la reparación de la escisión de nucleótidos acoplados a la transcripción que procede de la misma manera que la NER regular para completar la reparación y continuar la transcripción.
Q1: What types of DNA damage does nucleotide excision repair fix?
Nucleotide excision repair fixes bulky DNA lesions caused by UV radiation and chemical carcinogens, such as pyrimidine dimers. These lesions distort the DNA helix and interfere with DNA replication and transcription. If left unrepaired, they can cause mutations leading to cancer or disease depending on which DNA sequences are disrupted.
Q2: How do UvrA and UvrB proteins identify damaged DNA in prokaryotes?
In E. coli, UvrA and UvrB form a complex that scans genomic DNA for structural lesions. When the complex encounters a lesion, UvrA dissociates and UvrB binds tightly to the distorted DNA region. This recognition of physical aberrations allows the repair machinery to flag the damaged area for removal and repair.
Q3: What is the role of UvrC endonuclease in nucleotide excision repair?
UvrC is an endonuclease recruited by DNA-bound UvrB that makes incisions on either side of the lesion. These cuts allow the damaged DNA fragment to be excised from the strand. Following excision, DNA polymerase fills the gap with new complementary nucleotides, and DNA ligase seals the repair.
Q4: How does transcription-coupled nucleotide excision repair differ from regular NER?
Transcription-coupled NER is initiated when an actively transcribing RNA polymerase encounters a bulky lesion and directly recruits UvrB to the damage site. This alternative pathway proceeds identically to regular NER but is triggered by transcription blockage rather than routine DNA scanning, allowing repair and transcription to resume.
Q5: Why do eukaryotes require more proteins than prokaryotes for nucleotide excision repair?
Unlike prokaryotes, which use three proteins—UvrA, UvrB, and UvrC—eukaryotes employ more than a dozen proteins to regulate nucleotide excision repair. This increased complexity reflects the greater size and organization of eukaryotic genomes and the need for more sophisticated damage recognition and coordination mechanisms.
Q6: What happens when nucleotide excision repair genes are mutated in humans?
Mutations in the NER pathway cause diseases such as Xeroderma pigmentosum, associated with a 2000-fold increase in skin cancer incidence. XP patients are highly sensitive to UV exposure, developing severe burns after brief sunlight exposure, and often show premature aging and neurological abnormalities. Without functional repair, DNA damage accumulates, leading to abnormal cell death or cancerous tumors.
Q7: What is the final step after DNA polymerase fills the gap in nucleotide excision repair?
After DNA polymerase fills the gap with new complementary nucleotides, the enzyme DNA ligase seals the gap between the new and old DNA strands. This ligation completes the nucleotide excision repair process and restores the integrity of the DNA molecule.