!
!
DUPLICACION DEL ADN
§ Es!un!proceso!por!medio!del!cual!se!obtienen,!a!partir!de!una!molécula!de!ADN,!dos!moléculas!hijas!de!
ADN!idénticas!entre!si!
§ Las!células!eucariotas!transfieren!su!información!genética!a!las!células!hijas!por!medio!de!la!división!
celular,!de!tal!manera!que!ambas!células!hijas!obtengan!exactamente!la!misma!información!genética!
§ El!comienzo!de!la!replicación!marca!el!fin!de!G1!y!comienza!la!fase!S!
§ Esta!fase!S!sintetiza!ADN!e!histonas!
§ El!fin!de!la!síntesis!de!ambas!moléculas!marca!el!fin!de!la!fase!S!y!el!comienzo!de!G2!
§ La!replicación!del!ADN!nuclear!se!da!solo!en!la!fase!S!y!dura!7!horas!
!
!
!
Semiconservativa
+"
§ Al!final!de!la!duplicación!cada!molécula!hija!tendrá!una!hebra!original!y!una!hebra!recientemente!
sintetizada!
§ Al!final!de!la!mitosis,!cada!célula!hija!recibirá!una!hebra!original!de!la!madre!y!una!recientemente!
sintetizada!para!cada!molécula!de!ADN!
§ Lo!que!va!a!hacer!es!separar!a!las!hebras!de!ADN!y!a!cada!una!se!le!va!a!sintetizar!su!complementaria,!
de!manera!que!cada!una!de!las!2!moléculas!hijas!de!ADN!tendrán!una!hebra!original!y!su!
complementaria!sintetizada!
Asimétrica
+"
§ Como!el!ADN!se!lee!de!3´!a!5´,!y!existen!dos!cadenas!antiparalelas,!aquella!cadena!que!va!hacia!el!
extremo!5´!se!sintetizara!de!manera!continua!
§ La!cadena!que!avanza!hacia!el!extremo!3´,!lo!deberá!hacer!por!medio!del!uso!de!fragmentos!llamados!
fragmentos!de!Okazaki!
Bidireccional
+"
§ Desde!cada!origen!de!replicación,!la!síntesis!de!ADN!se!hace!hacia!ambos!extremos!de!la!molécula!
§ El!ADN!se!puede!sintetizar!tanto!de!3´!a!5´(síntesis!continua)!como!de!5´a!3´,!por!medio!del!uso!de!los!
fragmentos!de!okazaki!(síntesis!discontinua)!
§ La!síntesis!no!arranca!desde!los!extremos!de!la!molécula!de!ADN!sino!en!múltiples!sectores!muy!
definidos!llamados!orígenes!de!replicación!
Asincrónica
+"
§ Cada!uno!de!los!orígenes!de!replicación!generan!burbujas!de!replicación,!que!son!segmentos!
separados!de!ADN!
§ La!aparición!de!las!burbujas!se!da!en!momentos!distintos,!nunca!al!mismo!tiempo!
CARACTERIsTICAS
!
!
§ De!allí!que!se!habla!del!asincronismo!de!la!duplicación,!ya!que!no!aparecen!al!mismo!tiempo!
§ La!cadena!continua!adelantada!(la!que!avanza!hacia!5´de!la!hebra!original)!se!comienza!a!sintetizar!
primero,!por!lo!que!se!llama!adelantada,!y!la!cadena!discontinua!lo!hace!en!forma!más!tardía,!por!lo!
que!se!llama!cadena!retrasada!
PASOS DE LA REPLICACION
§ El!ADN!comienza!a!duplicarse!cuando!aparece!el!primer!origen!de!replicación!
§ En!el!ADN!existen!múltiples!orígenes!de!replicación,!de!20!a!80!por!cada!lazo!o!bucle!de!cromatina!
§ Los!orígenes!aparecen!en!tiempos!distintos!
§ Un!origen!de!replicación!está!formado!por!cientos!de!bases!que!varían!en!su!secuencia!entre!un!origen!
y!otro!
§ Todos!los!orígenes!presentan!secuencias!conservadas!de!100!pb!llamadas!ARS!(autonomous!replication!
sequence),!que!presentan!una!secuencia!central!de!10!pb!
§ Esta!secuencia!central!es!reconocida!por!unas!proteínas!llamadas!complejo!del!origen!de!replicación!
(ORC)!
§ Si!cada!cromosoma!humano!tuviera!un!solo!origen!de!replicación!tardaríamos!cerca!de!3!semanas,!por!
eso!cada!cromosoma!humano!presenta!varios!orígenes!de!replicación,!y!cada!uno!presenta!un!ARS!
§ Cada!origen!arranca!en!momentos!distintos,!y!es!por!eso!que!la!duplicación!es!asincrónica!
§ Los!orígenes!de!replicación,!al!abrirse!considerablemente!(separando!así!las!hebras!de!ADN)!forman!
burbujas!de!replicación!
§ Su!tamaño!aumenta!a!medida!que!se!van!separando!las!hebras,!y!la!síntesis!avanza!hacia!cada!uno!de!
los!extremos!de!la!hebra!
LAS CADENAS DE SINTESIS Y LAS HORQULLAS DE REPLICACION
§ Cada!frente!de!avance!de!una!burbuja!de!replicación!se!llama!horquilla!de!replicación!
§ Tiene!una!hebra!que!avanza!hacia!5´y!una!hacia!3´!
§ La!hebra!que!avanza!hacia!5´!lo!va!hacer!sintetizando!de!forma!continua!y!conforma!la!cadena!
continua!
§ La!hebra!enfrentada,!que!avanza!hacia!3´,!lo!hace!en!forma!discontinua,!porque!el!ADN!no!se!puede!
leer!hacia!3´!y!para!hacerlo!se!vale!de!una!estrategia!que!usa!los!fragmentos!de!okazaki!
§ Cada!burbuja!de!replicación!esta!formada!por!dos!horquillas!de!replicación,!de!forma!de!letra!Y,!y!
cuyos!dos!brazos!representan!a!las!cadenas!de!ADN!ya!separadas,!y!el!tronco!a!la!doble!hélice!en!vías!
de!separación!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
§ Cada!origen!de!replicación!está!conformado!por!dos!horquillas!de!replicación!
Una!burbuja!de!replicación!está!formada!por!dos!
horquillas!de!replicación.!Cada!horquilla!tiene!una!
cadena!adelantada!que!avanza!hacia!5´de!la!hebra!
original!(cadena!continua)!y!otra!enfrentada!que!avanza!
hacia!3´!de!la!hebra!original!(cadena!discontinua)!
!
!
§ Desde!un!punto!la!duplicación!comienza!hacia!sentidos!opuestos,!uno!hacia!3´!de!la!hebra!a!la!que!está!
duplicando,!y!otro!hacia!5´de!la!misma!hebra!
§ Una!misma!hebra!es!sintetizada!hacia!3´!y!hacia!5´,!dependiendo!de!la!horquilla!de!replicación!en!la!
que!se!encuentre!
§ El!segmento!de!ADN!que!se!sintetiza!a!partir!de!un!origen!de!replicación!se!llama!replicón!
§ La!separación!de!las!hebras!de!ADN!se!da!por!medio!de!la!acción!de!la!enzima!helicasa,!la!cual!va!
separando!a!las!hebras!al!romper!las!uniones!puentes!de!hidrógenos!entre!las!bases!complementarias!
§ Para!evitar!que!vuelvan!a!unirse!ambas!hebras!separadas,!unas!proteínas!acidas!llamadas!SSB!se!unen!
a!cada!hebra!evitando!si!su!acople!
§ Al!unirse,!dejan!libres!las!bases!de!las!cadenas!y!permiten!que!se!pueda!sintetizar!la!copia!
complementaria!
§ Estas!proteínas!SSB!se!las!llamas!proteínas!desestabilizadoras!de!la!Hélice!
§ La!acción!conjunta!de!la!helicasa!y!las!SSB!permite!la!formación!de!la!burbuja!de!replicación,!en!cada!
ARS!actúan!dos!helicasas,!avanzando!cada!una!hacia!un!extremo!de!la!molécula!de!ADN!
§ Dos!enzimas,!la!topoisomerasa!I!y!la!topoisomerasa!II!(GIRASA),!actúan!impidiendo!el!
superenrrollamiento!que!se!produce!al!desenrollar!las!hebras!de!ADN,!disminuyendo!la!tensión!
torsional!que!se!produce!en!la!doble!hélice!del!ADN!al!separarse!sus!dos!cadenas!por!la!acción!de!la!
helicasa!
§ La!forma!en!que!gira!y!se!dispone!en!el!espacio!la!molécula!de!ADN!hace!que!al!intentar!separarlas,!se!
produzca!un!superenrrollamiento!cada!vez!mayor!a!medida!que!se!va!abriendo!
§ Para!evitarlo,!ambas!enzimas!actúan!en!tres!pasos!consecutivos:!
1. Cortan!al!ADN!en!segmentos!específicos,!por!lo!que!tienen!actividad!nucleasa!(cortan!al!ADN)!
2. Permiten!su!desenrrollamiento!
3. Las!unen!nuevamente,!es!decir,!tienen!actividad!ligasa!(forman!uniones!fosfodiester)!
!
!
!
!
!
!
ADN POLIMERASAS
§ El!ADN!es!sintetizado!por!un!grupo!de!enzimas!llamadas!ADN!polimerasas!
§ Las!células!euca!tienen!4!tipos!de!ADN!polimerasas:!
Alfa o A:
!encargada!de!sintetizar!todos!los!cebadores!o!primers.!Lo!consiguen!porque!presentan!una!
subunidad!llamada!primasa,!que!es!la!encargada!de!sintetizar!la!parte!del!ARN!cebador!
Delta o D:
!encargada!de!sintetizar!todas!las!cadenas!continuas!
La!topoisomersa!I!corta!una!hebra!sola!(siempre!la!
misma)!y!luego!la!une.!La!topoisomerasa!II!(girasa)!corta!
cualquiera!de!las!dos!hebras!(de!a!una!por!vez)!y!las!
vuelve!a!ligar.!Las!topoisomerasas!actúan!primero!como!
nucleasas!y!luego!como!ligasas.!Con!su!acción!evitan!el!
superenrrollamiento!
!
!
Épsilon o E:
!encargada!de!sintetizar!todas!las!cadenas!discontinuas!y!de!sintetizar!el!ADN!correspondiente!al!
hueco!dejado!por!los!cebadores!o!primers!
Gamma o G:
!está!en!el!interior!de!las!mitocondrias!y!es!la!que!duplica!el!ADN!mitocondrial!
Características
§ Leen!al!ADN!en!sentido!3´a!5´!
§ Sintetizan!al!ADN!en!sentido!5´a!3´!
§ Leen!la!secuencia!de!bases!de!la!hebra,!agregan!su!nucleótido!complementario!y!producen!los!enlaces!
fosfodiester!
§ No!pueden!sintetizar!de!Novo!al!ADN,!no!pueden!sintetizar!de!cero!
§ Para!poder!sintetizar,!necesitan!un!fragmento!de!ADN!que!tenga!un!extremo!3´libre.!Este!es!el!llamado!
cebador!
§ Tienen!un!mecanismo!de!reparación!del!ADN!llamado!doble!lectura!o!lectura!de!prueba.!Este!hace!que!
la!enzima,!aparte!de!sintetizar,!es!capaz!de!reconocer!si!se!confundio!en!la!secuencia!complementaria,!
y!al!reconocer!el!error,!puede!repararlo,!removiendo!el!nucleótido!erróneo!y!colocando!el!nucleótido!
correcto.!Este!mecanismo!no!lo!tiene!la!ADN!polimerasa!Gamma!
!
!
!
!
SINTESIS DE LA CADENA CONTINUA
§ La!cadena!continua!se!sintetiza,!una!vez!empezado!sin!interrupciones!o!cortes!o!segmentos!
§ También!se!llama!adelantada!ya!que!es!la!primera!en!empezar!la!síntesis!en!la!horquilla,!
diferenciándose!de!la!enfrentada!dentro!de!la!misma!horquilla!que!se!llama!retrasada!por!comenzar!
luego!de!que!la!adelantada!haya!comenzado!
§ La!retrasada!se!sintetiza!a!través!de!los!fragmentos!de!okazaki!
§ La!cadena!que!se!sintetiza!de!manera!continua!es!aquella!que!lee!de!3´a!5´!y!que!se!sintetiza!de!5´a!3´!
§ La!cadena!original!se!lee!de!3´a!5´,!y!la!cadena!que!se!sintetiza!complementaria!a!ella!se!sintetiza!de!
5´a!3´!
§ Pasos:"
Síntesis del primer
+"
§ El!primer!o!cebador!es!un!segmento!corto!de!ARN!de!10!nucleótidos!de!longitud!complementario!al!
ADN,!con!un!fragmento!corto!de!ADN!en!3´!
§ Este!cebador!es!sintetizado!por!una!enzima!llamada!ADN!polimerasa!A!o!Alfa,!que!tiene!una!subunidad!
primasa!(actividad!ARN!polimerasa)!
Agregado de desoxirribonucleotidos
+"
Las!ADN!polimerasas!cometen!1!error!cada!10
4
!nucleotidos.!
Gracias!a!la!doble!lectura,!se!baja!estos!errores!a!uno!cada!10
3
!
nucleotidos.!O!sea,!a!pesar!de!las!correcciones,!el!ADN!
naturalmente!sale!con!errores!de!la!duplicación.!Por!eso!es!
fundamental!conocer!los!mecanismos!de!arreglo!del!ADN!
!
!
§ Comienzan!a!degradarse!desoxirribonucleotidos!(dATP,!dTTP,!dGTP,!dCTP)!complementarios!a!los!
nucleótidos!de!la!cadena!madre!
§ Esta!función!es!producida!por!la!enzima!ADN!polimerasa!D!o!Delta,!que!va!agregando!a!los!nucleótidos!
en!el!extremo!3´de!la!cadena!que!se!está!sintetizando!
§ Esto!continua!hasta!llegar!al!extremo!del!replicón!!
PRIMER O CEBADOR
§ Es!una!secuencia!de!8!nucleótidos!de!ARN!y!a!continuación!2!a!5!nucleótidos!de!ADN!
§ Es!fundamental!que!termine!en!un!3´de!ADN,!así!la!ADN!polimerasa!Delta!puede!continuar!con!la!
síntesis!
§ Es!sintetizada!por!la!enzima!ADN!polimerasa!alfa,!que!presenta!una!subunidad!primasa!
§ La!cadena!continua!requiere!un!único!cebador!o!primer!
§ La!enzima!ADN!polimerasa!delta!o!D!es!una!enzima!de!naturaleza!acida!
§ Por!eso,!tiende!a!separar!la!hebra!del!ADN!que!está!leyendo!para!sintetizar!su!hebra!complementaria!
§ No!ocurre!esto!ya!que!existe!un!anillo!proteico!que!liga!a!la!ADN!polimerasa!D!a!la!hebra,!impidiendo!
su!separación!y!permitiendo!así!la!síntesis!de!manera!continua!de!la!cadena!adelantada!de!ADN!
§ Este!anillo,!llamado!proteína!deslizante!o!PCNA!está!compuesta!por!3!subunidades!que!al!ensamblarse!
forman!un!anillo!deslizante!que!permiten!que!se!mueva!pero!impide!su!deslizamiento!
§ La!ADN!polimerasa!delta!o!D!no!se!separa!de!la!cadena!continua!gracias!a!la!acción!de!la!PCNA!
SINTESIS DE LA CADENA DISCONTINUA
§ La!cadena!discontinua!se!sintetiza,!una!vez!empezado!con!interrupciones!o!cortes!o!con!la!formación!
de!segmentos!o!fragmentos!de!okazaki!
§ También!se!la!llama!retrasada!ya!que!debe!esperar!a!que!la!molécula!de!ADN!se!abra!y!la!ADN!
polimerasa!D!sintetice!la!cadena!continua,!diferenciándose!de!la!enfrentada!dentro!de!la!misma!
horquilla!que!se!llama!adelantada!por!comenzar!primero.!!
§ La!retrasada!se!sintetiza!a!través!de!los!fragmentos!de!okazaki!
§ La!cadena!que!se!sintetiza!de!manera!discontinua!es!aquella!que!se!lee!de!5´a!3´y!que!se!sintetiza!de!
3´a!5´,!es!decir,!la!cadena!original!se!lee!de!5´a!3´y!la!cadena!que!se!sintetiza!complementaria!a!ella!se!
sintetiza!de!3´a!5´!
§ Los!pasos!son:!
Síntesis de un cebador
+"
§ Este!cebador!no!se!ubica!en!el!extremo!inicial!del!replicón!
§ Se!ubica!a!200!nucleótidos!hacia!3´!
§ Queda!un!segmento!de!ADN!expuesto!entre!el!extremo!de!replicón!y!el!primer!
§ Es!sintetizado!por!la!ADN!polimerasa!Alfa!o!A!
Sintetisis del segmento de ADN existente entre el extremo del replicón y el cebador
+"
§ Esto!lo!hace!la!enzima!ADN!polimerasa!épsilon!o!E!
§ Esta!enzima!lo!hace!arrancando!desde!el!cebador!y!hacia!el!extremo!del!replicón!
§ Termina!leyendo!al!ADN!de!3´a!5´!
!
!
§ El!fragmento!de!ADN!sintetizado!es!llamado!fragmento!de!okazaki!
§ La!ADN!polimerasa!Alfa!no!tiene!anillo!proteico!PCNA,!por!lo!que!luego!de!un!tiempo!se!separa!de!la!
cadena!madre!de!ADN,!y!sintetiza!así!al!fragmento!de!Okazaki!
Una!vez!terminado!de!sintetizar!el!segmento!de!ADN!interpuesto!entre!el!primer!cebador!y!el!extremo!5´de!la!
horquilla,!un!segundo!primer!es!sintetizado!a!200!nucleótidos!hacia!3´,!quedando!ahora!un!espacio!entre!el!
primer!cebador!y!el!segundo!recién!sintetizado!
Nueva!síntesis!de!un!fragmento!de!okazaki!entre!los!dos!cebadores!
Así!continua!hasta!llegar!al!replicón!contiguo!
!
!
!
!
DESTINO DE LOS CEBADORES
§ Todos!los!cebadores!son!fragmentos!complementarios!de!ARN!
§ No!pueden!estar!en!la!molécula!nueva!de!ADN!
§ Deben!ser!removidos!
§ Este!trabajo!lo!lleva!la!ADN!polimerasa!Beta!o!ADN!polimerasa!B!
§ Pasos:!
I. Remoción!de!los!cebadores!por!parte!de!una!nucleasa!reparadora!
II. Síntesis!para!rellenar!el!espacio!libre!por!parte!de!la!ADN!polimerasa!Épsilon!
III. Acción!de!la!ADN!ligasa!para!unir!todos!los!fragmentos!separados!de!las!distintas!partes!de!ADN!
sintetizado!de!manera!discontinua!
ENZIMAS PRESENTES EN LA SINTESIS DE ADN
Helicasa:
!rompe!las!uniones!puente!de!hidrogeno!que!unen!a!ambas!hebras!de!ADN!y!permite!el!separado!de!
las!mismas!
Topoisomerasa I:
!enzima!que!corta!una!sola!hebra!de!ADN!y!que!la!vuelve!a!unir!luego!de!permitir!su!
desenrrollamiento.!Tiene!función!doble,!primero!es!nucleasa!cortando!una!sola!hebra!de!ADN!y!luego!ligasa,!al!
unir!a!la!hebra!cortada!
Topoisomerasa II:
!llamada!también!ligasa.!Enzima!que!corta!ambas!hebras!de!ADN!y!que!la!vuelve!a!unir!luego!
de!permitir!su!desenrrollamiento.!Tiene!la!doble!función!de!nucleasa!(corta!ambas!hebras)!y!ligasa!(las!une)!
ADN polimerasa Alfa:
!sintetiza!el!primer!o!cebador,!que!es!un!fragmento!de!ARN!complementario!con!ADN!al!
final!
ADN polimerasa Delta:
!sintetiza!la!cadena!continua!de!ADN!
ADN polimerasa Épsilon:
!sintetiza!el!ADN!de!los!fragmentos!de!okazaki!
El!fragmento!de!okazaki!está!formado!por!el!
cebador!+!el!fragmento!de!ADN!sintetizado!por!la!
enzima!ADN!polimeraza!Epsilon!!
!
!
Nucleasa reparadora:
!remueve!todos!los!cebadores!
ADN ligasa:
!une!todos!los!segmentos!sintetizados!por!todas!las!ADN!polimerasas!
PROTEINAS PRESENTES EN LA SINTESIS DE ADN
SSB:
!proteínas!que!se!unen!a!las!hebras!de!ADN!recién!separadas!por!la!helicasa!y!que!impiden!que!se!unan!
nuevamente!
PCNA:
!anillo!proteico!que!se!une!a!la!ADN!polimerasa!delta!e!impide!su!separación!del!ADN!molde!o!patrón!
ADN TELOMERICO
§ En!la!cadena!discontinua!a!nivel!del!telomero!se!produce!un!evento!muy!significativo!para!el!
envejecimiento!celular!
§ Al!llegar!al!extremo!del!telomero,!la!ADN!polimerasa!Epsilon!no!puede!sintetizar!el!segmento!de!ADN!
que!queda!luego!de!la!remoción!del!primer!o!cebador!removido!por!la!nucleasa!reparadora!
§ Queda!un!hueco!que!debe!cubrirse!pues!quedaría!acortado!el!telomero!
§ Para!evitar!el!acortamiento!prematuro!en!cada!ciclo!celular,!un!complejo!multienzimatico!llamado!
TELOMERASA!sintetiza!el!segmento!faltante!y!luego!la!ADN!polimerasa!Delta!sintetiza!la!hebra!
continua!complementaria!a!la!discontinua!recién!sintetizada!por!la!telomerasa!
§ Existe!un!juego!entre!lo!que!no!se!sintetiza!inicialmente!por!la!ADN!polimerasa!Epsilon!y!lo!que!
recupera!la!telomerasa,!de!manera!tal!que!siempre,!al!final,!el!telomero!se!acorta!en!cada!ciclo!un!
poco!
§ Esto!es!importante!ya!que!se!ha!demostrado!una!relación!muy!fuerte!entre!el!acortamiento!del!
telomero!y!el!envejecimiento!celular!
§ La!eucromatina!se!replica!tempranamente!en!la!fase!S,!mientras!que!la!heterocromatina!lo!hace!más!
tardíamente!
§ Las!bandas!R!se!replican!en!la!primera!mitad,!mientras!que!las!bandas!G!y!Q!lo!hacen!durante!la!
segunda!mitad!
§ Las!histonas!se!sintetizan!en!fase!S!
§ La!energía!necesaria!para!la!unión!de!los!nucleótidos!entre!si!proviene!de!la!hidrolisis!de!los!
desoxinucleotidos!tifosfato!cuando!se!unen!
!
!
!
§ Las!mutaciones!pueden!ser!espontaneas!o!inducidas!por!agentes!mutagenos!o!mutagenicos!
§ Un!mutageno!es!un!agente!físico,!químico!o!biológico!que!altera!o!cambia!la!información!genética!
(usualmente!ADN)!de!un!organismo!
§ Esto!incrementa!la!frecuencia!de!mutaciones!por!encima!del!nivel!natural!
§ Cuando!numerosas!mutaciones!causan!el!cáncer!adquieren!la!denominación!de!carcinógenos!
§ No!todas!las!mutaciones!son!causadas!por!mutagenos!
§ Hay!mutaciones!espontaneas!que!se!llaman!así!debido!a!errores!en!la!reparación!y!la!recombinación!
del!ADN!
LOS AGENTES MUTAGENICOS
!
!
§ Los!mutagenos!se!clasifican!como:!
!
Físicos:
!son!las!radiaciones!ionizantes!y!las!no!ionizantes!
Químicos
+"
Biológicos
+"
CARACTERIZTICAS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
§ Aumentan!la!tasa!de!mutación!de!forma!directamente!proporcional!a!la!intensidad!de!la!ionización!
§ Se!mide!en!Roentgen,!Rad,!Gray!o!Sievert!
§ Produce!iones!cargados!eléctricamente!que!alteran!las!bases!del!ADN!
§ La!exposición!a!radiación!es!acumulativa!
§ La!exposición!crónica!induce!a!mutaciones!somáticas!
§ La!radiación!aguda!afecta!a!células!somáticas!de!alta!tasa!mitótica!(hematopoyéticas,!epitelios!de!
revestimiento)!y!no!afecta!a!las!de!baja!tasa!mitótica!(espermatogonias!troncales)!
§ El!mecanismo!de!acción!es!indirecto!al!inducir!cambios!premutacionales!
§ Producen!fracturas!de!las!cadenas!dobles!y!simples,!tautomerizacion!de!bases!e!inactivación!de!
enzimas!
§ La!gran!mayoría!de!las!alteraciones!son!deleciones!
CARACTERIZTICAS DE LAS RADIACIONES NO IONIZANTES
§ El!ej.!es!la!luz!ultravioleta!
§ No!forman!iones!cargados!eléctricamente,!sino!que!producen!átomos!inestables!al!mover!electrones!
de!orbitales!internos!hacia!otros!más!externos!!
§ Produce!uniones!covalentes!entre!pirimidinas!(citosina!o!timina)!que!dan!lugar!a!dímeros!incapaces!de!
aparearse!
§ Promueven!una!sustitución!de!bases!
CARACTERIZTICAS DE LOS MUTAGENOS QUIMICOS
§ Las!sustancias!alquilantes!son!potentes!agentes!premutagenicos!
§ Algunas!sustancias!químicas!tienen!actividad!mutagenica!y!carcinogénica!
§ Hay!sustancias!químicas!inocuas!que!se!vuelven!mutagenicos!y!carcinogénicos!al!detoxificarse!en!
hígado!
MUTACION DIRIGIDA POR METODOS DE INGENIERIA GENETICA
§ Hoy!en!día!es!posible!insertar!segmentos!de!ADN!dentro!del!genoma!!
§ Si!conocemos!y!tenemos!la!secuencia!de!un!gen!mutado,!podemos!por!medio!de!PCR!(reacción!en!
cadena!de!la!polimerasa),!obtener!múltiples!copias!de!un!gen!mutado!
§ Por!medio!de!reemplazo!génico!dirigido!podemos!insertar!un!gen!mutado!en!reemplazo!de!un!gen!
sano!
§ Lo!que!se!busca!es,!en!un!futuro,!poder!conseguir!el!efecto!inverso!(insertar!un!gen!sano!en!células!
mutadas)!así!como!también!inactivar!a!genes!que!se!quiera!estudiar!!
!
!
PUNTOS CALIENTES O HOTSPOTS
§ Ciertas!secuencias!de!nucleótidos!son!especialmente!sensibles!a!sufrir!mutaciones,!por!lo!que!se!
denominan!puntos!calientes!mutacionales!
§ En!los!dobletes!islas!CpG!se!dan!mutaciones!del!tipo!de!transiciones!de!citosina!a!timina!y!de!guanina!a!
adenina!!
§ Este!tipo!de!mutación!se!da!a!una!tasa!25!veces!superior!a!cualquier!otra!!mutación!que!afecte!a!un!
solo!nucleótido!
§ Se!dice!que!las!islas!CpG!son!puntos!calientes!mutacionales!
TIPOS DE LESIONES
§ Cuando!el!ADN!se!daña,!se!pueden!producir!distintos!tipos!de!lesiones!
§ Van!a!estar!en!relación!directa!al!problema!que!lo!genero!
§ Ellos!son:!
Missmatch de la ADN polimerasa:
!cuando!la!ADN!polimerasa!comete!un!error,!y!no!lo!reconoce!durante!la!doble!
lectura,!se!establece!un!missmatch!o!base!errónea!en!la!secuencia!!
Apurinizacion o despurinacion:
!cuando!por!algún!motivo!se!degrada!la!unión!glucosidica!entre!la!pentosa!y!una!
base!purica,!queda!el!nucleótido!sin!su!base!correspondiente!
Desaminacion:
!la!citosina,!que!al!perder!su!grupo!amino,!se!transforma!en!uracilo!
Metilación de la O guanina:
!cuando!la!oxiguanina!se!metila,!da!lugar!a!la!metilguanina.!El!problema!se!da!
porque!la!oxiguanina!se!une!complementariamente!a!la!citosina,!pero!la!metilguanina!lo!hace!a!la!timina!
Dímeros de pirimidinas:
!se!da!cuando!dos!timinas!contiguas!se!unen!entre!sí!de!forma!covalente,!impidiendo!su!
unión!complementaria!con!las!bases!enfrentadas!(adeninas!enfrentadas).!Este!problema!se!da!por!acción!de!
los!rayos!UV!
Inserciones de ADN:
!agregado!de!nucleótidos!
Deleciones:
!perdida!de!nucleótidos!
!
!
!
§ El!ADN!es!una!molécula!estable!gracias!a!que!está!formada!por!una!doble!hebra!o!cadena!
§ Que!sea!estable!es!fundamental!para!poder!cumplir!su!función,!que!es!la!de!ser!el!lugar!donde!se!
almacenan!los!genes!
§ El!ADN!se!ve!expuesto!a!agentes!que!producen!algún!daño!o!mutación,!de!algún!nucleótido!en!la!
secuencia!
§ Una!mutación!es!un!cambio!permanente!e!irreversible!en!la!secuencia!de!nucleótidos!del!ADN!
IMPORTANCIA DE EVITAR EL DAÑO PERMANENTE
§ Cuando!el!ADN!se!daña,!puede!afectar!a!un!gen,!haciendo!que!se!altere!la!expresión!del!mismo!
REPARACION DEL ADN
!
!
§ Que!se!altere!significa!que!podría!producir!poco,!no!producir!nada,!producir!una!proteína!nueva!(que!
puede!no!servir!o!encontrar!una!nueva!función!en!la!célula)!o!producir!exceso!de!proteínas!!
§ Los!genes!siempre!producen!una!cantidad!exacta,!que!es!la!que!se!necesita!para!funcionar!
correctamente!
§ Cualquier!variación!en!la!producción!de!esa!proteína!lleva!a!algún!problema!!
§ Para!evitar!lo!antedicho,!la!célula!euca!tiene!un!gran!juego!de!enzimas!encargadas!de!reparar!el!ADN!
§ Existen!varios!mecanismos!reparadores!que!evitan!que!el!ADN!finalmente!quede!dañado!
§ En!la!célula!euca!existen!dos!tipos!de!proteínas!quinasas,!cuya!función!es!fosforilar,!encargadas!de!
reconocer!el!daño!en!el!ADN!
§ Ellas!son:!
ATM:
!reconoce!la!rotura!de!la!doble!hebra!
ATR:
!reconoce!una!horquilla!de!replicación!detenida,!nucleótidos!dañados,!rotura!de!la!doble!
hebra.!Básically!(pa!ponerle!onda!al!suicidio)!reconoce!lesiones!de!la!cadena!simple!!
§ El!mecanismo!molecular!que!hace!que!ATM!y!ATR!sean!efectivas!es!porque,!al!activarse!fosforilan!y!
activan!unas!enzimas!llamadas!Kinasas!de!los!puntos!de!control!Chk1!y!Chk2.!Estas!enzimas!inducen!la!
detención!del!ciclo!al!fosforilar!e!inactivar!a!la!enzima!fosfatasa!Cdc25!
§ Si!esta!activa!Cdc25,se!puede!activar!a!la!CDK2!(nesaria!para!ingresar!a!S)!
§ De!esta!manera,!si!inhibimos!Cdc25,!no!se!puede!activar!CDK2!y!no!se!puede!mover!en!el!ciclo,!o!sea!
que!quedo!detenido!
§ ATM!fosforila!!a!p53!y!la!activa!!
§ Los!sistemas!de!reparación!se!valoran!según!tres!grandes!variables:!
I. Si!el!mecanismo!repara!una!hebra!dañada!o!cuando!están!ambas!dañadas!
II. El!tipo!de!daño!que!se!dio!
III. El!momento!del!ciclo!celular!en!el!que!se!da!la!reparación!
§ Según!la!hebra!que!reparan,!se!pueden!clasificar!en:!
a. Doble!lectura!(fase!S)!
b. Nucleasa!reparadora!(S)!
c. Síntesis!de!translesion!(S)!
d. Reparación!directa!o!inversión!directa!del!daño!al!ADN!(postreplicativo)!
e. Reparación!acoplada!a!la!transcripción!(postreplicativo)!
f. Reparación!no!complementaria!(postreplicativo)!o!missmatch!repair!o!REMA!
g. REBA!(todo!el!ciclo)!
h. REN!(todo!el!ciclo)!
i. Recombinación!homóloga!(postreplicativo)!
j. Recombinación!no!homologa!o!unión!de!extremos!no!homólogos!
(postreplicativo)!
!
!
!
!
Reparan!una!sola!hebra!
Reparan!ambas!hebras!
Cuando!el!daño!del!ADN!es!muy!severo,!las!ADN!polimerasas!replicativas!
(son!las!que!sintetizan!ADN!en!la!duplicación)!se!detienen!y!la!célula!activa!
a!un!grupo!de!enzimas!ADN!polimerasas!especiales!que!son!más!versátiles!
pero!menos!precisas.!En!nuestras!células!hay!10!polimerasas!de!este!estilo!
y!no!hacen!doble!lectura,!como!lo!hacen!las!polimerasas!replicativas!
!
!
DOBLE LECTURA DE LAS ADN POLIMERASAS
§ Es!también!llamada!lectura!de!prueba!o!proofreading!
§ Las!ADN!polimerasas!alfa,!delta!y!épsilon!son!capaces!de!reconocer!un!error!al!insertar!
equivocadamente!a!un!nucleótido!
§ Cuando!esto!sucede,!se!detiene!la!síntesis,!retrocede!y!a!partir!de!una!actividad!llamada!actividad!
exonucleotidica!3´-5´corta!el!nucleótido!erróneo!e!inserta!el!correcto!
NUCLEASA REPARADORA
§ La!misma!nucleasa!que!remueve!los!cebadores!es!capaz!de!reconocer!un!error!en!la!secuencia!de!
nucleótidos!que!escapo!del!control!de!la!ADN!polimerasa!
§ Esta!enzima!remueve!el!o!los!nucleótidos!equivocados!
§ Luego,!la!ADN!polimerasa!épsilon!sintetiza!el!segmento!faltante!y!finalmente!la!ADN!ligasa!los!une!a!los!
segmentos!
REMA- REPARACION POR MAL APAREAMIENTO
§ En!bacterias!se!llama!missmatch!repair,!cooper!lo!llama!reparación!no!complementaria!
§ Se!da!cuando!la!ADN!polimerasa!no!reconoció!un!error!en!la!polimerización!
§ Está!representado!por!el!sistema!MutS,!MutL!y!MutH!
§ En!eucas!no!se!conoce!con!precisión!
§ Las!análogas!de!MutS!y!MutL!se!llamas!MSH!y!MLH!
§ MSH!reconocería!la!base!errónea!que!genera!el!mal!apareamiento!!
§ MLH!corta!la!hebra!cerca!del!missmatch!
§ Luego!unas!endonucleasas!y!helicasas!actúan!para!remover!el!ADN!entre!el!corte!hasta!la!base!errónea!
§ Una!polimerasa!reparadora!rellena!el!hueco!correctamente!
§ La!mutación!de!alguno!de!estos!dos!genes!están!asociados!a!un!tipo!de!cáncer!de!colon!hereditario!
llamado!cáncer!colorrectal!hereditario!no!poliposo!
REPARACION POR ESCISION DE BASES- REBA
§ Una!vez!terminada!la!replicación,!puede!darse!que!en!el!ADN!aparezca!uracilos!en!lugar!de!citosinas!
§ Este!mecanismo!se!produce!por!dos!mecanismos:!
!
Error espontaneo de la enzima ADN polimerasa que acomoda uracilo en lugar de citosina
+"
Desaminacion de la citosina
+"
§ Dicha!base!es!privativa!del!ARN,!por!lo!que!su!aparición!en!el!ADN!es!anómala!
§ Su!remoción!es!llevada!a!cabo!por!una!enzima!llamada!ADN!GLICOSILASA,!que!corta!la!unión!entre!la!
desoxirribosa!y!la!base!nitrogenada!y!remueve!así!a!la!base!anómala,!dejando!al!nucleótido!sin!su!base!
§ Otra!ADN!glicosilasa!remueve!las!hipoxantinas!surgidas!al!desaminarse!las!adeninas!
§ Como!consecuencia,!quedan!nucleótidos!sin!su!correspondiente!base!nitrogenada!
!
!
§ Estos!sitios!se!los!reconoce!como!sitios!AP!(Apurinicos!o!Apirimidicos)!que!son!removidos!de!la!cadena!
por!una!enzima!llamada!AP!endonucleasa!que!corta!los!extremos!del!sitio!AP!
§ Finalmente,!la!ADN!polimerasa!sintetiza!el!nucleótido!correcto!
§ La!ADN!ligasa!une!los!extremos!separados!
REPARACION POR ESCISION NUCLEOTIDICA- REN
§ La!radiación!UV!produce!la!formación!de!dímeros!de!pirimidinas,!siendo!la!timina!la!más!frecuente!de!
aparecer!
§ En!ella,!dos!nucleótidos!vecinos!de!timina!se!unen!entre!sí!de!forma!covalente,!impidiendo!la!unión!
complementaria!con!la!cadena!enfrentada!
§ La!reparación!comienza!cuando!el!dímero!es!reconocido!por!una!proteína!llamada!proteínas!XP!
§ Luego,!dos!enzimas!nucleasas!cortan!un!segmento!de!24!a!32!nucleótidos,!en!donde!se!encuentra!el!
dímero!de!timina,!mientras!que!la!ADN!helicasa!separa!a!dicho!segmento!
§ La!ADN!!polimerasa!sintetiza!el!segmento!faltante!y!la!ligasa!une!los!extremos!separados!
§ Las!mutaciones!de!los!genes!de!las!proteínas!XP!producen!una!enfermedad!de!sensibilidad!a!la!luz!UV!
llamada!XERODEMA!PIGMENTOSO!
SINTESIS DE TRANSLESION
§ Este!es!un!sistema!para!tratar!al!ADN!dañado!en!la!horquilla!de!replicación,!es!decir,!durante!la!síntesis!
de!ADN!en!la!fase!S!
§ Cuando!aparece!una!lesión!en!el!ADN,!las!ADN!polimerasas!replicativas!(alfa,!delta!y!épsilon)!se!
detienen!al!reconocer!ciertas!lesiones!que!no!pueden!corregir!
§ La!célula!activa!a!unas!ADN!polimerasas!más!permisivas!
§ Esta!polimerasa!permisiva!es!capaz!de!sintetizar!usando!como!molde!ADN!dañado!
§ Esto!garantiza!la!continuidad!de!la!replicación,!aunque!con!la!potencialidad!de!aumentar!la!
mutagenesis!
§ El!motivo!es!que!estas!polimerasas!permisivas!no!poseen!actividad!de!doble!lectura,!por!lo!que!pueden!
sintetizar!a!través!de!un!punto!de!ADN!dañado!
§ Luego!de!la!replicación!se!podrá!corregir!el!error!
INVERSION DIRECTA DEL ADN DAÑADO
§ Hay!un!grupo!de!lesiones!donde!no!es!necesario!remover!nucleótidos!durante!la!reparación,!como!en!
este!caso!
§ Se!da!solo!para!los!dímeros!de!pirimidina!y!los!residuos!de!guanina!alquilada!que!se!modificaron!por!
agregados!de!grupos!metilo!
§ El!mecanismo!más!usado!para!tratar!a!los!dímeros!de!pirimidina!es!la!fotorreactivacion!
§ En!mamíferos!placentarios!este!mecanismo!no!existe.!Solo!está!en!bacterias,!plantas!y!algunos!
animales!euca!
§ La!fotorreactivacion!usa!la!luz!visible!para!romper!las!uniones!covalentes!entre!las!pirimidinas!
contiguas!
!
!
§ Otro!mecanismo,!presente!en!el!humano,!es!la!reparación!directa!al!daño!producido!por!agentes!
alquilantes!(sustancias!capaces!de!transferir!grupos!metilo!y!etilo!a!bases!nitrogenadas,!como!la!
metilación!de!la!guanina,!formando!metilguanina)!
§ La!guanina!hace!unión!complementaria!con!citosina,!pero!la!metilguanina!lo!hace!con!timina!
§ La!enzima!encargada!de!hacer!esta!reparación!directa,!es!decir,!sacarle!el!metilo!a!la!metilguanina!para!
que!vuelva!a!ser!guanina,!se!llama!o-metilguanina!metiltransferasa,!que!transfiere!un!grupo!metilo!de!
la!metilguanina!a!una!cisteína!(aa)!de!la!enzima!
REPARACION ACOPLADA A LA TRANSCRIPCION
§ Mecanismo!de!reparación!que!actúa!selectivamente!sobre!genes!que!se!transcriben!activamente,!es!
decir,!que!están!todo!el!tiempo!sintetizando!ARN!
§ Cuando!la!ARN!polimerasa!(enzima!que!transcribe!ARN)!reconoce!una!lesión,!se!detiene!
§ Una!vez!destinada,!es!reconocida!por!dos!proteínas,!llamadas!CSA!y!CSB!
§ Una!vez!unidos!a!la!zona!de!ADN!dañado,!reclutan!otras!proteínas!(XPA,!RPA!y!TFIIH)!que!permitirán!
atraer!a!las!proteínas!XP!(las!del!sistema!REN)!y!se!produce!una!reparación!por!escisión!de!nucleótidos!
como!la!descripta!previamente!
§ La!mutación!de!los!genes!CSA!y!CSB!debería!dar!Xeroderma!pigmentoso.!Sin!embargo,!no!es!así.!Al!
mutar!dan!un!síndrome!llamado!Síndrome!de!Cockayne!
!
REPARACION DE EXTREMOS NO HOMOLOGOS
§ Llamada!unión!de!extremos!no!homólogos!
§ Se!produce!un!corte!en!ambas!hebras!dando!extremos!romos,!es!decir,!se!corta!ambas!hebras!en!la!
misma!posición!
§ Los!extremos!son!reconocidos!por!unas!proteínas!llamadas!KU70!y!KU80!
§ Una!vez!reconocidos,!actúa!una!enzima!llamada!ADN-PK!(quinasa)!que!activa!a!una!enzima!llamada!
Artemis!
§ Esta!enzima!se!encarga!de!recortar!los!extremos!separados!para!que!puedan!unirse!nuevamente!
§ En!esta!técnica!siempre!hay!perdida!de!ADN!
§ Una!enzima!ligasa!une!los!extremos!separados!
§ Aunque!tiene!perdida!de!ADN,!este!mecanismo!es!bastante!frecuente!en!humanos!
REPARACION POR RECOMBINACION HOMOLOGA
§ Mecanismo!que!solo!puede!hacerse!en!G2!porque!necesita!a!las!dos!cromatides!hermanas!para!actuar!
§ Cuando!en!una!cromatide!se!cortan!ambas!hebras,!se!usara!la!otra!como!molde!
§ Un!complejo!enzimático!reconoce!los!extremos!separados!y!degradan!una!de!las!dos!hebras!de!cada!
extremo,!haciendo!que!una!hebra!sea!más!larga!que!la!otra!
§ Luego,!se!le!une!la!proteína!RAD52,!que!cubre!el!ADN!de!cadena!simple!para!evitar!ser!degradado!
§ La!proteína!RAD51!en!presencia!de!ATP!sintetiza!un!filamento!nucleoproteico!que!busca!la!secuencia!
homologa!y!cataliza!el!intercambio!y!apareamiento!de!las!cadenas!con!la!ayuda!de!RAD52!
§ De!esta!forma,!es!sintetizada!la!cadena,!empleando!como!molde!la!secuencia!homologa!que!repara!la!
info!perdida!
!
!
§ RAD51!recluta!a!una!proteína!producida!por!el!gen!BRCA2!
§ La!mutación!de!BRCA2!es!responsable!del!cáncer!de!mama!hereditario!
!
!
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TP 13 COOPER [cancer].pdf
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