Daсo y reparaciуn del DNA

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Daño y reparación del DNA
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Daño al DNA

• Cambios en la secuencia debidos a
• Errores en la replicación.(Dna pol)
• Agentes del ambiente
• Mutágenos químicos
• Radiaciones

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Si los cambios no son reparados

• Las células en proliferación o quiescentes
  acumularían tantas mutaciones que morirían.
• En las células de la línea germinal pueden
  encontrarse mutaciones y estas se expresarán en
  la progenie.

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Cáncer

• Es una serie de enfermedades que tiene como
  característica
• Carcinógenos, si el daño que causan
  frecuentemente lleva a desarrollar cáncer.

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Lesiones del DNA
SOURCE Adapted from A. Kornberg and T. Baker,
1992, DNA Replication, 2d ed., W. H. Freeman and
Company, pp. 771 773.
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Corrección de pruebas de la DNApol

• Las DNA pol adicionan nucleótidos complementarios
  al molde.
• Las subunidad a de la polimerasa III de E.coli
  incorpora un error cada 104 nucleótidos que
  adiciona.
• Cada gen de E.coli tiene 103 bases, entonces
  habría un error cada 10 genes replicados.

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Frecuencia de mutación

• O sea 10-1 mutaciones por gen y por generación.
• Se ha determinado experimentalmente que la
  frecuencia es menos de 1 falta cada 109
  nucleótidos equivalente a 10-5 a 10-6 mutaciones
  por gen y por generación.

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Actividad de exonucleasa 3?5
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Dna pol III
E.coli
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• Casi todas la DNA pol presentan actividad de
  exonucleasa 3--gt5
• Excepto la polimerasa alfa de eucariotes.
• Si se muta el sitio o la subunidad con actividad
  de corrección la tasa de mutación aumenta 1000
  veces en promedio

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Agentes mutagénicos in cancerígenos
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De acción directa

• Son electrófilos activos.
• Reaccionan químicamente con el nitrógeno o el
  oxígeno del DNA
• Modifican los nucleótidos distorsionando el
  patrón normal de apareamiento

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De acción indirecta

• No son reactivos
• Son insolubles en agua
• Deben ser modificados por introducción de centros
  electrofílicos
• La activación se lleva a cabo por enzimas
  detoxificadoras

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Reparación del DNA

• Las lesiones al DNA pueden ocurrir en células en
  división pero también en células que no se
  dividen.
• Si el proceso de reparación fuera óptimo, no
  habría acumulación de errores.
• La acumulación de errores lleva al
  envejecimiento.

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Types of DNA damage

• Base Loss
• Base modification Deamination
• Chemical Modification
• Photodamage
• Inter-strand crosslinks
• DNA-protein crosslinks
• Strand breakage

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(No Transcript)
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Base loss
Abasic site -loss of a nucleobase (apurinic or
apyrimidinic)
Deamination
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Potential Sites of modification/damage
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Chemical Damage
Alkylation
Oxidative damage
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UV-induced damage
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La reparación en E. coli.

• Reparación de mal-apareamiento, ocurre
  inmediatamente después de la síntesis de DNA.
• Photolyase
• De-alkylation proteins (not catalytic)
• Reparación por escisión, remoción de una región
  dañada por nucleasas especializadas y síntesis de
  DNA para llenar el hueco.
• Base Excision Repair
• Nucleotide Excision Repair (GG and TC)
• Recombination Repair
• Error-prone Repai
• Reparación de rompimientos de cadena doble,
  ocurre por un proceso de unir los extremos.

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UV-responsive photolyases
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Direct reversal (de-alkylating proteins)
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Base Excision Repair
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Base Excision Repair
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Nucleotide Excision Repair (E.coli)
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Nucleotide Excision Repair (Global Genome
Repair -Humans)
28
Nucleotide Excision Repair(Transcription
Coupled -Humans)
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Common features of GGR TCR
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Mismatch Repair
31
Recombination Repair
Other possible mechanisms of recombination repair
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Error Prone Bypass (E. coli)
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Experimental evidence for Error prone
repair(E.coli)
UV-responsive activation of the umuC gene
Revertant in His- genes (umuC mutated strain)
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Reparación de mal-apareamiento
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Los sistemas de reparación de mal-apareamiento

• Reconocen los malos apareamientos excepto C--C.
• Reconocen la cadena normal si existe un sistema
  lento de metilación mediante el sistema MutHLS.

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(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
(No Transcript)
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• Mutaciones en Mut H, S o L aumenta la tasa de
  mutaciones espontáneas
• Fallas en la metilasa Dam también incrementan la
  tasa de mutación.
• Un mecanismo similar repara las lesiones de
  depurinación o de depirimidinación.
• La depurinación es muy común en mamíferos.
• Todas las células presentan endonucleasas
  apurínicas que cortan la hebra del DNA cerca del
  sitio apurínico.

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Reparación por escisión

• Repara regiones que presentan bases modificadas y
  que alteran la forma normal de la doble hélice.
• Ej dímeros de timidina o citocina.

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Dímero de timina
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Sistema UvrABC de reparación por escisión

• Primero, se forma un complejo de dos moléculas de
  UvrA y una de UvrB y se unen al DNA.
• Tanto la formación del complejo como la unión al
  DNA requiere ATP.
• Parece que la unión es sobre DNA no dañado.
• El complejo se transloca sobre la doble hélice
  hasta encontrar una distorsión. Gasta ATP.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Dímero de Timidina
Proteína de reconocimiento del daño
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Reparación de unión de extremos de DNA no homólogo

• Una célula que tienen una doble cadena rota,
  generalmente tiene más rompimientos.
• Los rompimientos se reparan uniéndolos y evitando
  la pérdida de material aunque se rearregle.
• Este rearreglo puede dar alteraciones pero el DNA
  es egoísta y si el queda entero no importa que la
  célula cambie.

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Hay dos mecanismos

• Reparación por recombinación homóloga, que repara
  correctamente.
• Reparación por reunión de extremos, en que se
  pierden varias bases del extremo o reúne extremos
  de diferentes regiones cromosomales.

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Reparación en eucariontes

• Los mecanismos de reparación se han conservados
  en la evolución
• Existe un sistema homologo a Mut, reparación por
  escisión.
• Se ha demostrado un sistema de reparación ligado
  a la transcripción en dónde interviene TFIIH, una
  helicaza.

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Nucleotide Excision Repair (Global Genome
Repair -Humans)
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Nucleotide Excision Repair(Transcription
Coupled -Humans)
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Common features of GGR TCR
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Sistemas de reparación inducibles

• Se activan cuando hay un daño extenso al DNA.
• En bacterias es el sistema SOS.
• Se activa con daño extenso ej. UV
• La tasa de mutación es más alta después de la
  reparación por este sistema que si no existiera.
• Mutantes sin sistema SOS presentan menor tasa de
  mutación.