5. Reparación del DNA

Question 1

Daños al DNA

Answer 1

1. Depurinación
2. Deaminación
3. Alkilación
4. Intercalación
5. Dimeros de pirimidina

Question 2

Depurinación

Answer 2

Se hidroliza el nucleótido, queda sólo el azúcar depurinada, se va la purina, queda un sito apurínico en el DNA.

En la replicación del DNA dañado, se sustituye por una base aleatoria o se salta, llevando a deleción o substitución

Question 3

Deaminación

Answer 3

Es de las mutaciones más frecuentes.

Se quita el grupo amino de la citosina, qudando uracilo.
Esto genera distorción en el DNA.
En la replicación, la A se une al uracilo, quedando AT en lugar de CG

Question 4

Alkilación

Answer 4

Se pone un grupo metilo: de guanina a metilguanina, la cual se aparea con T en lugar de C, lo que causa que cuando se replique se forme AT en lugar de GC

Question 5

Intercalación

Answer 5

Se meten agentes intercalantes y causan que el DNA se extienda y puede llevar a inserciones y deleciones.

Agente común: bromuro de etidio

Question 6

Dímeros de pirimidina

Answer 6

La timina forma un enlace con la siguiente timina. Estos dímeros causan que se altere la interacción entre pares de bases, alterando el enlace fosfodiéster y causando prevención de la replicación del DNA

Question 7

Transición vs transversión

Answer 7

Transición: en su mismo grupo (cambia de purina a purina o de pirimidina a pirimidina)
Transversión: cambian de grupo (de purina a pirimidina o viceversa)

Question 8

Consecuencias de errores en la replicación

Answer 8

Las mutaciones se dan al azar, generan defectos

El problema son las mutaciones heredables

Question 9

Inserción (pliegues)

Answer 9

Se inserta un codón extra en la duplicación, quedando como pliegue

Estos pliegues pueden causar el aumento de número de copias

Question 10

Enfermedades causadas por la inserción (pliegue) o repetición de un codón

Answer 10

• Enfermedad de huntington
• Ataxia espinocerebelar tipo 1
• Enfermedad de Machado-Joseph
• Enf de Kennedy
• Sx de cromosoma x frágil
• Sx de cromosoma X-E frágil
• Distrofia miotónica
• Ataxia de Friedreich

Question 11

¿Cómo se miden la cantidad de repeticiones que tiene como resultado de la inserción o repeticón de codón?

Answer 11

Por PCR, después de varias copias se van haciendo más pesadas, y se va calculando cuántas repeticiones se tienen

El ejemplo usa CGG, la del síndrome de cromosoma X frágil

Question 12

Posibles deaminaciones

Answer 12

• Citosina a uracilo
• Adenina a hipoxantina
• Guanina a Xantina
• 5-metil citosina a timina

Esto se repara con la base-excision repair (reparación por escición de base)

Question 13

Reparación durante la replicación: proceso

Answer 13

La DNA polimerasa tiene una exonucleasa

En el momento de un error, la cadena cambia de posición, llega a la exonucleasa y quita el error, después ya vuelve a insertar el correcto y continúa la replicación

Question 14

Mecanismos de reparación

Answer 14

• BER: base-excision repair (reparación por escición de bases)
• NER: nucleotide-excision repair (reparación por escición de nucleótidos)
• Recombinación homóloga o no homóloga (recombination repair)
• Mismatch repair

Question 15

Qué arregla la BER

Answer 15

• Bases anormales
• Base adducts (aductos de base)
• Rompimiento de cadena simple
• Sitios abásicos

Question 16

Qué causa lo siguiente:
* Bases anormales
* Base adducts (aductos de base)
* Rompimiento de cadena simple
* Sitios abásicos

Answer 16

• Radiación X
• Agentes alkilizantes
• Hidrólisis
• Radicales libres de O2

Question 17

Qué arregla la NER

Answer 17

• Aductos voluminosos (bulky adducts)
• Dímeros de timina

Question 18

¿Qué causa lo siguiente?
- Aductos voluminosos (bulky adducts)
- Dímeros de timina

Answer 18

Radiación UV
Químicos mutágenos

Question 19

¿Qué repara la recombinación homóloga y no homóloga?

Answer 19

• Rompimiento de las 2 cadenas
• Reticulación entre hebras

Question 20

¿Qué causa lo siguiente?
- Rompimiento de las 2 cadenas
- Reticulación entre hebras

Answer 20

Rayos X
Agentes anti-tumores

Question 21

¿Qué repara la mismatch repair?

Answer 21

• AG mismatch
• TC mismatch
• Inserción de bases
• Deleción de bases

Question 22

¿Qué causa lo siguiente?
* AG mismatch
* TC mismatch
* Inserción de bases
* Deleción de bases

Answer 22

Errores en la replicación

Question 23

NER en bacterias

Answer 23

Usando como ejemplo dímero de timinas en xioderma pigmentosa: hay dos opciones
- Se reconoce por distorción en la estructura del ADN. Se une XPC (con 23B), luego los factores XPB y XPD delimitan la lesión
- Se atasca la RNA polimerasa (que contiene a XPB y XPD) y manda a llamar a la NER

En estos dos casos, se recluta a la actividad endonucleasa: XPF y XPG unidos a RPA cada uno, también se une el factor TFIIH. Delimitan la lesión, hacen un corte en cada extremo (24-32 nucleótidos aprox). F corta en extremo 3’ y G corta en extremo 5’ (F a la derecha, G a la izquierda)
Después entra la helicasa, DNA polimerasa y la ligasa para reparar el sitio.
La RPA bloquea a los nucleótidos quitados para que no se vuelvan a unir

Question 24

NER en eucariontes

Answer 24

Hay dos formas:
- Global: XPC detecta la lesión junto con hHR23B. Reclutan a TFIIH y XPG para desenrrollar al DNA
- En transcripción/replicación: Se detecta el daño, se inhibe a la RNA polimerasa II por CSB. Luego se une CSA y llama a TFIIH y XPG para desenrollar al DNA

Una vez que pasa esto, se une XPA y RPA al complejo. Después entra ERCC1/XPF. Se hace el corte. Entra PCNA, RFC y la DNA polimerasa δ/ε para reparar, luego la DNA ligasa liga lo que falta y ya

Question 25

BER en bacterias

Answer 25

Se detecta el daño por la DNA glicosilasa. Se une y quita la base dañada
La AP endo/exonucleasa reconoce el sitio abásico, quita los enlaces fosfodiéster para remover el nucleótido
La DNA polimerasa pone el nucleótido con base correcto

Question 26

BER en eucariontes

Answer 26

Hay dos formas: short patch base excision repair y long patch
- La corta hay dos maneras: se da el daño metilación y deaminación que luego lo detecta la DNA glicosilasa y quita ese nucleótido o se da hidrólisis espontánea y queda el sitio abásico. De estas dos, llega la APE1 (exoendonucleasa), quita el sitio abásico y se libera, luego se une XRCC1 y la polimerasa β. Este conjunto quita el nucleótido abásico (XRCC1) pone el nulceótido faltante (Pol-β), luego la DNA ligasa III une el nucleótido con la cadena
- Larga: daño por rayos X que quita una base. Llega PARP que quita el fósforo y OH anómalos, XRCC1 es reclutada por PARP, quita el nucleótido abásico si hay, después llama a PNK. PNK llama a PCNA pol δ/ε, que empieza a complementar las bases usando a la otra hebra de molde. Llega FEN 1 que corta la hebra extra y luego la DNA ligasa une los fragmentos.

Question 27

Fotorreactivación

Answer 27

Es otro mecanismo de reparación que consiste en arreglar los dímeros de timina. Las proteínas de choque térmico (HSP) se unen al DNA inclinado por el dímero.
La DNA fotoliasa se une en la oscuridad, después la luz activa a la DNA fotoliasa, la luz mueve a los electrones y causa que se rompa el dímero de timina. Se forman los puentes de hidrógeno normales y queda arreglado

Question 28

¿Cuándo funciona NER y cuándo funciona la foctorreacivación?

Answer 28

NER: en replicación y transcripción
Fotorreactivación: en lo demás

Question 29

¿Cómo funciona la DNA fotoliasa?

Answer 29

Tiene cromóforo. El cromóforo absorbe un fotón de la luz y pasa la energía de exitación a la FADH, la FADH dona un electrón para catalizar el rearreglo del dímero de pirimidina. Una vez hecho esto, el electrón regresa a FADH

La fotoliasa tiene a FADH- como coenzima. Suelta electrón, rompe enlace covalente, regresa el electrón a FADH y se vuelve FADH-. Se repite el proceso

Question 30

Mismatch repair (MMR)

Answer 30

Se usa en errores de replicación. Hay muchas proteínas involucradas.
- En bacterias: MutS, MutL, MutH; helicasa II, SSB, Exonucleasa I, VII y X, RecJ, holoenzima polimerasa III, DNA ligasa
- En eucarioes: MSH2/MSH6, MSH2/MSH3, MLH1/PMS1, MLH1/MLH2, MLH1/MLH3, RPA, Exonucleasa 1, RFC, PCNA, polimerasa, DNA ligasa

Question 31

Cómo sabes cuál es la hebra molde

Answer 31

La hebra molde tiene citocinas metiladas

Question 32

Proceso de mismatch repair en bacterias

Answer 32

Se equivoca la DNA polimerasa. Entran los factores MutS y MutL, se unen al mismatch y forman un complejo. Estos 2 factores escanean el DNA bidireccionalmente, fomrando un loop.
Entra MutH (dice cuál se repara). Corta la hebra sintetizada no metilada.
Entra la Helicasa II y la Pol 1 exonucleasa, separan y degradan el ADN recién sintetizado, cortando el error. DNA polimerasa III rellena el hueco la ligasa sella el DNA

Question 33

Mismatch repair en eucariontes

Answer 33

Se Equivoca la polimerasa α/ε/δ durante la replicación. Se detecta y se activan MutSα (MSH2 y 6) y MutLα (MLH1 y PMS2). MutSα se une al sitio de equivocación, MutLα activa a MutSα e inhibe a la polimerasa D/E
Se une MutSβ, la exonucleasa 3’-5’, y MutLβ con FEN1. La exonucleasa quita el DNA sintetizado recientemente, MutLβ hace que MutSβ se pegue al otro sitio de error y se inhiba la polimerasa A.
Se une un complejo de exonucleasa para quitar la otra hebra recién sintetizada, se une la polimerasa A/D/E, con factores RFC, RPA, PCNA y se repara lo eliminado

Question 34

Reparación de rompimiento de doble cadena de ADN

Answer 34

Se detecta una hebra rota por un sensor, recluta a cinasas ATM o ATR
Se da la fosforlicación de mediadores y efectores
Se reclutal más moléculas efectoras.
Se dan cambios celulares globales (apoptosis, regulación de la transcripción, control del ciclo celular)
Puede ser reparado por reparación homóloga o no homóloga

Question 35

Diferencia cuando se rompe una cadena a cuando se rompen las dos cadenas

Answer 35

Cuando se rompe una cadena: se detecta el daño, se unen RPA, recluta a laproteína cinasa ATR, se une ATRIP que activa cinasas de checkpoint
Cuando se rompen dos cadenas: se detecta el daño, se une MRN, MRE11, A, B y NBS1 de cada lado, reclutan la proteína cinasa ATM, activa cinasas de checkpoint

Question 36

Proceso de activación de ATR cuando se rompe una cadena de DNA

Answer 36

Se une RPA, se recluta a ATR, ATRIP y RAD17-RFC con 9-1-1.
Se unen al sitio de daño.
Entra TOPBP1

Se activa ATR:
- Control del ciclo celular: fosforilación de CHK1
- Estabilización del complejo de replicación: fosforilación de RPA, pol y de RAD17 9-1-1
- Control del origen de la replicación: fosforilación de RPA, complejos MCM y pre RFC

Question 37

Proceso de activación cuando se rompen dos cadenas de ADN

Answer 37

Se recluta MRN y ATM. Se fosforila H2AX por la ATM. se une MRN (NBS1, MRE11, A, B y Rad50)
Se amplifica la señal y se reclutal más MDC1 y ATM adicionales.
Reclutan efectores, se unen 53BP1 y BRCA1, inhiben la replicación celular

Question 38

NHEJ

Answer 38

Non homologous end joining. Se da en G1, cuando no tienes otro cromosoma para copiarlo.

Hay dos procesos:
- Se digiere DNA por la nucleasa, se alinean y se ligan los extremos
- Se reseca para exponer 1 hebra de DNA de cada lado, se alinean en regiones microhomólogas, se corta lo extra, se rellena lo que falta y se liga.

Question 39

NHEJ: proceso largo, extremos cohesivos

Answer 39

En ésta se unen heterodímeros Ku que juntan los extremos rotos y reclutan DNAPKcs. La DNA-PKcs recluta y fosforila a Artemisa (nucleasa). Artemisa recorta los extremos de 1 hebra. Estos extremos se unen por la ligasa IV en complejo con XRCC4 y XLF/cerunnos. Hay deleción como resultado

Question 40

En qué fase se da la NHEJ

Answer 40

En G1

Question 41

HR

Answer 41

Recombinación homóloga, se da después de la fase de síntesis.

Cambio de romo a cohesivo: Se reseca una hebra de cada lado para exponer DNA de 1 cadena.
Se invade el complejo homólogo de DNA por un extremo roto para formar un loop D.
Se sintetiza ADN sin la formación de un DNA extenso heteroduplex
Se recaptura el DNA recién sintetizado.
Se da replicación conservativa de ADN, se liga y ya.

Question 42

HR en Fase S/G2

Answer 42

Se rompe DNA de doble cadena.
Se une el complejo MRN en los extremos rotos.
En fases S/G2: se da la HR
Se fosforila la CtlP por la CDK, se unen, se da un procesamiento inicial de los lados por el complejo MRN/CtlP
Se unen BLM y DNA2, delando colas 3’ para RAD51.
RAD51 se mete en el ssDNA de los extremos cohesivos.

CDK: en punto de monitoreo G2 del ciclo celular

Question 43

Recombinación en meiosis

Answer 43

Se unen 2 dobles cadenas de DNA por las uniones de Holliday
Se resuelven de manera no recombinante o recombinante, dependiendo de dónde corte la resolvasa.
Si corta en las uniones de Holliday es no recombinante, si corta 1 en una unión y otra en el DNA, es recombinante

Proteínas accesorias: RuvABC. RuvA se une en el centro, en la unión de Holliday, RuvB en los extremos. Causan que se regrese el material a donde debe y se separa.

Question 44

Proteínas que median la reparación homóloga y la recombinación homóloga

Answer 44

• En la presinapsis: MRN, CtlP, EX01, DNA2, BLM-
• En el proceso de quitar RPA del ssDNA y formar el filamento presináptico BRCA2
• En la sinapsis: RAD51
• En la resolución: migración de rama (RecQ), rompimiento de las uniones de Holliday (GEN1, SLX1/SLX4)

Question 45

BRCA1 y BRCA2

Answer 45

Hacen la señalización para la recombinación homóloga, junto con RAD51, 52, 54, etc

Question 46

Rol de p53 en reparación HR

Answer 46

Se da el daño, se activa ATM/ATR cinasas, Chk1/Chk2 cinasas, fosforilan a p53
p53 se une a la región reguladora de 21, se da la transcripción y traducción .
p21 inhibe a Cdk