5.2 SISTEMAS DE
REPARACIÓN.
REPARACIÓN
DE LOS DAÑOS EN EL ADN
Cono
hemos venido viendo hasta el momento, existen muchos agentes físicos y químicos
que pueden producir lesiones en el ADN. Por tanto, deben existir mecanismos que
permitan prevenir y reparar los daños que se producen en el material
hereditario tanto de forma espontánea como los inducidos.
Como
ya hemos visto cuando hablamos de la replicación del ADN, la propia ADN
polimerasa III posee la subunidad ε que tiene una función correctora de pruebas
que permite detectar cuando la ADN polimerasa ha introducido un nucleótido que
no es el correcto y retirarlo. Este es un primer mecanismo que evita que se
produzcan mutaciones durante la replicación. Además de este mecanismo existen
otros que previenen posibles daños y que reparan las lesiones producidas:
- SISTEMAS
QUE EVITAN LOS ERRORES ANTES DE QUE OCURRAN
Superóxido
dismutasa: este
enzima convierte los radicales Superóxido en peróxido de hidrógeno.
Catalasa: este enzima convierte el peróxido de
hidrógeno en agua.
Gen
mutT: este gen
codifica para un enzima que impide la incorporación de la 8-oxo-G al ADN. Este
enzima hidroliza el trifosfato de la 8-oxo-G a la forma monofosfato.
- REPARACIÓN
DIRECTA DE LAS LESIONES EN EL ADN
Fotorreactivación: sistema de reparación directa de los
daños producidos por la luz UV. La luz UV produce dímeros de pirimidinas,
fundamentalmente dímeros de Timinas. El enzima Fotoliasa codificada por
el gen phr reconoce en la oscuridad los dímeros de Timina y se une a
ellos, y cuando se expone a la luz (mediante un fotón) deshace el dímero de
Timinas.
Transferasa
de grupos alquilo (metilo o etilo):
elimina los grupos alquilo producidos por el EMS o por NG. El enzima metiltransferasa
transfiere el grupo metilo de la O-6-metilguanina a una cisteína (cys) de la
enzima.
- SISTEMAS DE REPARACIÓN POR ESCISIÓN
Reparación
de los daños de la luz UV (Endonucleasa uvrABC): La Endonucleasa uvrABC es una
escilnucleasa codificada por los genes uvrA, uvrB y uvrC que corta el
ADN. La Helicasa II de ADN separa las dos hélices y retira 12
nucleótidos. La ADN polimerasa I rellena el hueco producido por la Helicasa
II y la Ligasa sella los extremos.
Reparación
AP: reparación de las
sedes apurínicas o apirimidínicas. La llevan a cabo las Endonucleasas AP
de la clase I que cortan por el extremo 3' y las de la clase II que cortan por
el extremo 5'. Una exonucleasa elimina una pequeña región que contiene
entre dos y 4 nucleótidos, la ADN polimerasa I rellena el hueco y la Ligasa
sella los extremos.
Reparación
mediante glucosidasas:
estas enzimas detectan las bases dañadas y las retiran rompiendo el enlace
N-glucosídico con el azúcar. Como consecuencia se origina una sede AP que se
repara de la forma indicada anteriormente (reparación AP). La Glucosidasa de
Uracilo elimina el Uracilo (U) del ADN. La Glucoxidasa de Hipoxantina,
elimina la Hipoxantina (H) del ADN. Además de estas dos glucosidasas
existen otras diferentes.
Sistema
GO: dos glucosidasas
producto de los genes mutM y mutY actúan conjuntamente para
eliminar las lesiones que produce la 8-oxo-G (GO).
- REPARACIÓN
POSTERIOR A LA REPLICACIÓN
Reparación
de apareamientos incorrectos:
la reparación de apareamientos incorrectos posterior a la replicación requiere
la existencia de un sistema que sea capaz de realizar las siguientes
operaciones:
Reconocer las bases mal apareadas.
Determinar cuál de las dos bases es la
incorrecta.
Eliminar la base incorrecta y
sintetizar.
Esta reparación la realizan los
productos de los genes mutH, mutL, mutS y mutU. Además, para distinguir la
hélice de nueva síntesis de la hélice molde y así saber eliminar la base
incorrecta, el sistema consiste utiliza el hecho de que la hélice de nueva
síntesis tarda un cierto tiempo en metilarse la Adenina (A) de la secuencia
GATC, mientras que la A de la secuencia GATC de la hélice molde ya está
metilada. El enzima que reconoce la secuencia GATC metilando la A
que contiene es la Metilasa de Adenina.
Reparación directa: Fotorreactivación
Reparación por escisión: daños UV
Reparación posterior a la replicación
Reparación sedes AP
Reparación por recombinación: cuando la ADN polimerasa III
encuentra un dímero de Timina (T) producido por luz UV no sabe que nucleótido
poner saltando la región y dejando un hueco. Como consecuencia esa región queda
como ADN de hélice sencilla. Debido a que la luz UV produce muchos dímeros de
Timina, se produce un bloqueo en la replicación y para evitar que la célula muera
y pueda replicarse se dispara el sistema de emergencia SOS. La puesta en marcha
del sistema SOS comienza porque el ADN de hélice sencilla activa a la proteína RecA
que a su vez interacciona con la proteína LexA. La proteína LexA
es un represor de los genes uvrA, uvrB, uvrD, sulA y sulB. Todos estos
genes tienen en el promotor una secuencia denominada caja SOS. La proteína LexA
normalmente impide la transcripción o expresión de los genes citados
anteriormente, pero cuando interacciona con la proteína RecA deja de
impedir la expresión de estos genes, pudiéndose sintetizar las proteínas
correspondientes y reparar los daños producidos por la luz UV.
