7.10A: Reparación de ADN

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La mayoría de los errores durante la replicación son corregidos por la ADN polimerasa durante la replicación o mediante mecanismos de reparación post-replicación.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Explicar cómo se reparan los errores durante la replicación

Principales conclusiones

Puntos Clave

Las enzimas reparadoras de desapareamientos reconocen las bases mal incorporadas, las eliminan del ADN y las reemplazan con las bases correctas.
En la reparación por escisión de nucleótidos, las enzimas eliminan bases incorrectas con algunas bases circundantes, las cuales son reemplazadas por las bases correctas con la ayuda de una ADN polimerasa y el ADN molde.
Cuando los errores de replicación no se corrigen, pueden resultar en mutaciones, lo que a veces puede tener graves consecuencias.
Las mutaciones puntuales, una base sustituida por otra, pueden ser silenciosas (sin efecto) o pueden tener efectos que van de leves a graves.
Las mutaciones también pueden implicar inserciones (adición de una base), deleción (pérdida de una base) o translocación (movimiento de una sección de ADN a una nueva ubicación en el mismo cromosoma u otro).

Términos Clave

reparación de desapareamientos: un sistema para reconocer y reparar algunas formas de daño en el ADN e inserción errónea, deleción o incorporación errónea de bases que pueden surgir durante la replicación y recombinación del ADN
Reparación por escisión de nucleótidos: un mecanismo de reparación del ADN que corrige el daño causado por la radiación UV, incluyendo dímeros de timina y 6,4 fotoproductos que causan distorsiones voluminosas en el ADN

Errores durante la replicación

La replicación del ADN es un proceso altamente preciso, pero ocasionalmente pueden ocurrir errores como cuando una ADN polimerasa inserta una base incorrecta. Los errores no corregidos a veces pueden llevar a consecuencias graves, como el cáncer. Los mecanismos de reparación pueden corregir los errores, pero en raras ocasiones los errores no se corrigen, lo que lleva a mutaciones; en otros casos, las enzimas reparadoras están mutadas o defectuosas.

Mutaciones: En este interactivo, se puede “editar” una cadena de ADN y provocar una mutación. ¡Echa un vistazo a los efectos!

La mayoría de los errores durante la replicación del ADN son corregidos rápidamente por la ADN polimerasa que corrige la base que se acaba de agregar. En la corrección de pruebas, el pol de ADN lee la base recién agregada antes de agregar la siguiente para que se pueda hacer una corrección. La polimerasa comprueba si la base recién agregada se ha emparejado correctamente con la base en la cadena molde. Si es la base correcta, se agrega el siguiente nucleótido. Si se ha agregado una base incorrecta, la enzima realiza un corte en el enlace fosfodiéster y libera el nucleótido incorrecto. Esto se realiza por la acción exonucleasa del ADN pol III. Una vez que se haya eliminado el nucleótido incorrecto, se volverá a agregar uno nuevo.

imagen — Figura: **Corrección de ADN polimerasa**: La corrección por ADN polimerasa corrige errores durante la replicación.

Algunos errores no se corrigen durante la replicación, sino que se corrigen una vez completada la replicación; este tipo de reparación se conoce como reparación de desajustes. Las enzimas reconocen el nucleótido incorrectamente agregado y lo extirpan; este es luego reemplazado por la base correcta. Si esto permanece sin corregir, puede provocar daños más permanentes. ¿Cómo reconocen las enzimas reparadoras de desajustes cuál de las dos bases es la incorrecta? En E. coli, después de la replicación, la base nitrogenada adenina adquiere un grupo metilo; la cadena de ADN parental tendrá grupos metilo, mientras que la cadena recién sintetizada carece de ellos. Así, la ADN polimerasa es capaz de eliminar las bases incorrectamenteincorporadas de la cadena no metilada recién sintetizada. En eucariotas, el mecanismo no se entiende muy bien, pero se cree que implica el reconocimiento de mellas no selladas en la nueva cadena, así como una asociación continua a corto plazo de algunas de las proteínas de replicación con la nueva cadena hija después de que se haya completado la replicación.

En otro tipo de mecanismo de reparación, la reparación por escisión de nucleótidos, las enzimas reemplazan bases incorrectas haciendo un corte tanto en los extremos 3' como en 5' de la base incorrecta. El segmento de ADN se elimina y se reemplaza con los nucleótidos correctamente emparejados por la acción de ADN pol. Una vez rellenadas las bases, el hueco restante se sella con un enlace fosfodiéster catalizado por ADN ligasa. Este mecanismo de reparación se emplea a menudo cuando la exposición UV provoca la formación de dímeros de pirimidina.

Daño y mutaciones en el ADN

Los errores durante la replicación del ADN no son la única razón por la que surgen mutaciones en el ADN. Las mutaciones, variaciones en la secuencia de nucleótidos de un genoma, también pueden ocurrir debido al daño al ADN. Dichas mutaciones pueden ser de dos tipos: inducidas o espontáneas. Las mutaciones inducidas son aquellas que resultan de una exposición a productos químicos, rayos UV, rayos X o algún otro agente ambiental. Las mutaciones espontáneas ocurren sin ninguna exposición a ningún agente ambiental; son el resultado de reacciones naturales que tienen lugar dentro del cuerpo.

Las mutaciones pueden tener una amplia gama de efectos. Algunas mutaciones no se expresan; estas se conocen como mutaciones silenciosas. Las mutaciones puntuales son aquellas mutaciones que afectan a un solo par de bases. Las mutaciones nucleotídicas más comunes son las sustituciones, en las que una base es reemplazada por otra. Estos pueden ser de dos tipos: transiciones o transversiones. La sustitución de transición se refiere a una purina o pirimidina que se reemplaza por una base del mismo tipo; por ejemplo, una purina como la adenina puede ser reemplazada por la purina guanina. Sustitución de transversión se refiere a una purina que es reemplazada por una pirimidina o viceversa; por ejemplo, la citosina, una pirimidina, es reemplazada por adenina, una purina. Las mutaciones también pueden ser el resultado de la adición de una base, conocida como inserción, o la eliminación de una base, conocida como deleción. A veces, un fragmento de ADN de un cromosoma puede ser translocado a otro cromosoma o a otra región del mismo cromosoma.

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