Daño del ADN REPARACIÓN-RECOMBINACIÓN RECOMBINACIÓN. Tipos de daño que ocurren en el ADN. Cambios tautoméricos durante la replicación.

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Texto completo

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REPARACIÓN

REPARACIÓN-

-RECOMBINACIÓN

RECOMBINACIÓN

Importancia del Importancia del tema. tema. • • Fidelidad de la Fidelidad de la replicación. Daños replicación. Daños en el ADN y en el ADN y sistemas de sistemas de reparación del reparación del ADN. ADN. • • Recombinación: Recombinación: concepto, concepto, clasificación, clasificación, modelos, modelos, enzimología. enzimología. • • Consecuencias Consecuencias genéticas de la genéticas de la Recombinación. Recombinación.

Daño del ADN

Daño del ADN

•Como toda molécula el ADN participa de diversas reacciones Como toda molécula el ADN participa de diversas reacciones químicas, y como tal puede eventualmente sufrir modificaciones. químicas, y como tal puede eventualmente sufrir modificaciones. •

•Dichas modificaciones pueden ser Dichas modificaciones pueden ser •

•espontáneas espontáneas •

•inducidas por diversos agentes inducidas por diversos agentes • •físicos físicos • •químicos químicos • •biológicos.biológicos.

Tipos de daño que ocurren en el ADN

5000

5000 depurinacionesdepurinaciones/día/ célula/día/ célula

100

100 desaminacionesdesaminaciones/día / célula/día / célula ESPONTÁNEOS: ESPONTÁNEOS: • •depurinacionesdepurinaciones • •desaminacionesdesaminaciones

Son formas alternativas isoméricas de las bases Son formas alternativas isoméricas de las bases nitrogenadas

nitrogenadasque cambian el patrón de que cambian el patrón de apareamiento normal.

apareamiento normal. .

.Las variantes son de Las variantes son de cetocetoa a enol enol para para timina y timina y guanina

guaninay dey deaminoaminoaaiminoimino para para citosina y citosina y adenina

adenina

•Cambios Cambios tautoméricostautoméricosde basede base

Cambios

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Tipos de daño que ocurren en el ADN

Figura a: sitios proclives a modificaciones - oxidación - hidrólisis - metilación INDUCIDOS: INDUCIDOS: Químicos Químicos

los agentes alquilantes los agentes alquilantes

adicionan grupos metilo o etilo adicionan grupos metilo o etilo en diversas bases del ADN en diversas bases del ADN

Físicos Físicos Exposición a UV : Dímeros de Exposición a UV : Dímeros de pirimidina pirimidina

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

1)

1) Fidelidad de la Fidelidad de la polimerasapolimerasa 2)

2) Sistemas de reparación directaSistemas de reparación directa 3)

3) Reparación por escisión.Reparación por escisión. 4)

4) Sistemas de reparación postSistemas de reparación post--replicación.replicación.

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

•Esta dada por la actividad Esta dada por la actividad exonucleasaexonucleasa3´3´--´5´´5´

•Requerimiento de Requerimiento de primersprimers

•Imposibilidad de la Imposibilidad de la polimerasapolimerasade agregar nucleótidos si de agregar nucleótidos si

no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos

no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos

•Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´--5´.5´.

Fidelidad intrínseca de la maquinaria de Fidelidad intrínseca de la maquinaria de replicación (10

replicación (10--99pb)pb)

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

1)

1) Sistemas de reparación directa.Sistemas de reparación directa.

a.

a. FotorreactivaciónFotorreactivación::eliminación eliminación de dímeros de pirimidina. de dímeros de pirimidina.

(procariotas y plantas) (procariotas y plantas) b.

b. Remoción del metilo en ORemoción del metilo en O66 de de

guanina

guanina (la (la metilaciónmetilaciónse produce por se produce por agentes alquilantes)

(3)

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

2) Reparación por escisión.2) Reparación por escisión.

2a:

2a: Reparación por Reparación por escisión de base

escisión de base 2b: 2b: escisión de nucleótidoescisión de nucleótidoReparación por Reparación por

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

2c: Sistema de 2c: Sistema de reparación por reparación por apareamiento erróneo. apareamiento erróneo.

¿Cómo se diferencia la hebra ¿Cómo se diferencia la hebra parental

parentalde la nueva?de la nueva? _E.

_E. ColiColi: la hebra : la hebra parentalparentalestá está metilada

metilada..

_Eucariotas: la hebra nueva _Eucariotas: la hebra nueva presenta roturas de simple hebra. presenta roturas de simple hebra.

2d: Sistema de reparación 2d: Sistema de reparación acoplada a la transcripción. acoplada a la transcripción.

_Se reparan preferentemente las _Se reparan preferentemente las hebras transcriptas. (factores de la hebras transcriptas. (factores de la trasncripción

trasncripciónque actúan en la que actúan en la maquinaria de reparación, maquinaria de reparación, ej.ej.TFIIH)TFIIH)

3) 3) Sistemas de Sistemas de reparación post reparación post- -replicación. replicación.

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

3a: Reparación

3a: Reparación recombinatoriarecombinatoria. . La La hebra

hebra parentalparentalno dañada rellena el espacio no dañada rellena el espacio opuesto al sitio dañado en la otra molécula opuesto al sitio dañado en la otra molécula hija, mediante recombinación entre secuencias hija, mediante recombinación entre secuencias homólogas.

homólogas.

Sistemas de reparación

Sistemas de reparación

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Mantenimiento de la

Mantenimiento de la informacion

informacion

hereditaria

hereditaria

La replicación del material genético es esencial a la vida

Errores en la replicación son el origen de las enfermedades hereditarias

Errores en la replicación son causa primaria de canceres

Existen patologías por incapacidad de reparar e rrores cometidos en la replicación

La recombinación aumenta la variabilidad y genera diversidad mitosis mitosis meiosis DNA RECOMBINATION

Recombinación

Recombinación

Importancia de la variabilidad génica

Importancia de la variabilidad génica::

--La estabilidad génica es crucial para la supervivencia La estabilidad génica es crucial para la supervivencia a corto plazo.

a corto plazo.

--A largo plazo, la supervivencia de los organismos A largo plazo, la supervivencia de los organismos puede depender de la

puede depender de la variación génicavariación génica,, mediante la cual células y organismos pueden mediante la cual células y organismos pueden adaptarse a las variaciones del ambiente. adaptarse a las variaciones del ambiente.

--La propiedad del ADN de experimentar La propiedad del ADN de experimentar

reordenaciones determina que se formen nuevas reordenaciones determina que se formen nuevas combinaciones génicas, sustrato molecular de la combinaciones génicas, sustrato molecular de la variabilidad génica.

variabilidad génica.

Donde y cuando sucede la

Donde y cuando sucede la

recombinación homóloga....?

recombinación homóloga....?

--Durante la formación de gametos: MEIOSISDurante la formación de gametos: MEIOSIS

Donde y cuando sucede la

Donde y cuando sucede la

recombinación homóloga....?

recombinación homóloga....?

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Aumento de la variabilidad genética: Aumento de la variabilidad genética:

--Varios niveles:Varios niveles:

1) Dado por la combinación aleatoria de los 1) Dado por la combinación aleatoria de los cromosomas paternos y maternos.

cromosomas paternos y maternos.

Consecuencias genéticas de la

Consecuencias genéticas de la

recombinación

recombinación

2

223 23 gametos diferentesgametos diferentes

1) La recombinación aumenta el 1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre número de combinaciones entre alelos paternos y maternos.

alelos paternos y maternos. 2) Permite ir eliminando 2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras alelos deletéreos tras diversas generaciones. diversas generaciones. 3) Ofrece mecanismos 3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN. de reparación del ADN.

Por estos motivos y

Por estos motivos y

muchos más, es que

muchos más, es que

la reproducción

la reproducción

sexual ha sido tan

sexual ha sido tan

efectiva a lo largo de

efectiva a lo largo de

la evolución”.

la evolución”.

Consecuencias genéticas

Consecuencias genéticas

de la recombinación

de la recombinación

Recombinación

Recombinación

Concepto:

Concepto:Implica la ruptura física y posterior unión de Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de forma tal que intercambian el hebras de ADN de forma tal que intercambian el contenido de ADN resultando en dos “nuevas” hebras. contenido de ADN resultando en dos “nuevas” hebras.

Clasificación:

Clasificación:

1)

1) HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de homología.

homología. ((ej.ej.recombinación meiótica)recombinación meiótica)

2)

2) SITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas SITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.

de homología.((ej.ej.reorganizaciones del ADN reorganizaciones del ADN ––genes de Igs, genes de Igs, inserción viral)

inserción viral)

3)

3) TRANSPOSICIÓN:TRANSPOSICIÓN:implica el movimiento de implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas.

secuencias homólogas. ((transposonestransposones, , retrotransposonesretrotransposones, , etcetc))

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Primeros indicios: Primeros indicios: Morgan Morgan(1910)(1910) Análisis de Análisis de ligamiento. ligamiento.

(6)

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Primeros indicios: Primeros indicios: --Habría un Habría un intercambio físico intercambio físico de información de información hereditaria. hereditaria.

--Relación directa Relación directa entre la entre la frecuencia de frecuencia de recombinación y recombinación y distancia de distancia de mapa. mapa.

--Sienta las bases Sienta las bases del mapeo del mapeo genético. genético.

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Modelo de

Modelo de RobinRobinHollidayHolliday(1964):(1964):

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Intermediario

Intermediario HollidayHolliday

Forma Chi Forma Chi

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Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Resolución del

Resolución del

intermediario

intermediario HollidayHolliday::

Se forman moléculas Se forman moléculas recombinantes

recombinantes, con un sector , con un sector heterodúplex

heterodúplex..

No se forman moléculas No se forman moléculas recombinantes

recombinantes. Persiste un . Persiste un sector

sector heterodúplexheterodúplex..

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Inicio Intermediario de Holliday Resolución

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

Otros modelos del inicio del evento

Otros modelos del inicio del evento recombinacionalrecombinacional:: 1975:

1975: Modelo de Modelo de rotura de simple rotura de simple hebra en una sola hebra en una sola molécula de ADN. molécula de ADN. Modelo de Modelo de rotura de rotura de doble doble hebra en hebra en una sola una sola molécula molécula de ADN de ADN.. (la más (la más aceptada aceptada actualmente) actualmente)

A pesar de los múltiples modelos del comienzo de la recombinació A pesar de los múltiples modelos del comienzo de la recombinación, la n, la unión

unión HollidayHollidayde hebra cruzada continúa siendo el intermediario central de hebra cruzada continúa siendo el intermediario central del proceso.

del proceso.

Recombinación homóloga

Recombinación homóloga

(8)

Enzimología de la recombinación homóloga

Enzimología de la recombinación homóloga

Fenómeno estudiado Fenómeno estudiado

fundamentalmente en bacterias, pero fundamentalmente en bacterias, pero con homólogos en eucariotas:

con homólogos en eucariotas:

--RecRecBCD:BCD:Con su actividad Con su actividad helicasa

helicasadesenrrollnadesenrrollnael ADN, y el ADN, y cuando encuentra la

cuando encuentra la

secuencia “chi” (GCTGGTGG) secuencia “chi” (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento sustrato de reconocimiento para Rec A.

para Rec A.

Enzimología de la recombinación homóloga

Enzimología de la recombinación homóloga

--RecRecBCD:BCD:Con su actividad Con su actividad helicasa

helicasadesenrrollnadesenrrollnael ADN, y el ADN, y cuando encuentra la

cuando encuentra la

secuencia “chi” (GCTGGTGG) secuencia “chi” (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un corta una hebra, dejando un sustrato de reconocimiento sustrato de reconocimiento para Rec A.

para Rec A.

--

RecRecA: Se une al ADN A: Se une al ADN

simple hebra. simple hebra. Promueve la invasión Promueve la invasión de una hebra a la de una hebra a la otra molécula de otra molécula de ADN, reconociendo ADN, reconociendo secuencias de alta secuencias de alta homología. homología.

Enzimología de la recombinación homóloga

Enzimología de la recombinación homóloga

Enzimología de la recombinación homóloga

Enzimología de la recombinación homóloga

--RecRecA:A: RAD 51RAD 51

(homólogo en levaduras) (homólogo en levaduras)

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Enzimología de la recombinación homóloga

Enzimología de la recombinación homóloga

--RuvRuvAB:AB:Complejo enzimático (helicasaComplejo enzimático (helicasa) que ) que promueve la migración de ramas

promueve la migración de ramas

Enzimología de la

Enzimología de la

recombinación homóloga

recombinación homóloga

--RuvRuvC:C:((resolvasa)Complejoresolvasa)Complejo enzimático con función enzimático con función endonucleasa

endonucleasaque promueve la que promueve la rotura y unión de las moléculas de rotura y unión de las moléculas de ADN del intermediario

ADN del intermediario HollidayHolliday. . Determina según las hebras que Determina según las hebras que corte si se van a producir

corte si se van a producir moléculas

moléculas recombinantesrecombinanteso no.o no.

1) La recombinación aumenta el número de combinaciones 1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre alelos paternos y maternos.

entre alelos paternos y maternos.

2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas 2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones.

generaciones.

3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN. 3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.

Consecuencias genéticas de la recombinación

Consecuencias genéticas de la recombinación

Recombinación

Recombinación

Clasificación:

Clasificación:

1)

1) HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de homología.

homología. ((ej.ej.recombinación meiótica)recombinación meiótica)

2)

2) SITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas SITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.

de homología.((ej.ej.reorganizaciones del ADN reorganizaciones del ADN ––genes de Igs, genes de Igs, inserción viral)

inserción viral)

3)

3) TRANSPOSICIÓN:TRANSPOSICIÓN:implica el movimiento de implica el movimiento de secuencias a través del genoma y no requiere secuencias a través del genoma y no requiere secuencias homólogas.

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--El reordenamiento entre El reordenamiento entre moléculas de ADN se produce moléculas de ADN se produce en sitios específicos.

en sitios específicos.

Recombinación sitio específica

Recombinación sitio específica

--Integración de bacteriófagos:Integración de bacteriófagos:

--Integración de bacteriófagos:Integración de bacteriófagos:

--El reordenamiento entre moléculas de El reordenamiento entre moléculas de ADN se produce en sitios específicos. ADN se produce en sitios específicos.

Recombinación sitio específica

Recombinación sitio específica

--Genes de Inmunoglobulina y Genes de Inmunoglobulina y receptores T

receptores T

Recombinación sitio específica

Recombinación sitio específica

Recombinasas

Recombinasas::

RAG 1 & 2 RAG 1 & 2

--Genes de Inmunoglobulina Genes de Inmunoglobulina y receptores T y receptores T

Recombinación

Recombinación

sitio específica

sitio específica

Recombinasas Recombinasas:: RAG 1 & 2 RAG 1 & 2

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Transposición

Transposición

Clasificación: Clasificación:

--VìaVìaintermediario de ADN.intermediario de ADN.

--VìaVìaintermediario de ARNintermediario de ARN

Concepto: Concepto:

--La transposición implica el La transposición implica el movimiento de secuencias movimiento de secuencias a través del genoma. a través del genoma. _Descubiertos a través de _Descubiertos a través de evidencias genéticas por evidencias genéticas por McClintock

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Aplicaciones

Aplicaciones

ADN recombinante

ADN recombinante

Inactivacion

Inactivacion

génica por recombinación

génica por recombinación

(animales

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