5.2 SISTEMAS DE REPARACIÓN.

Los daños en el ADN pueden ser reparados para mantener la integridad de la información genética, la importancia biológica de la reparación del ADN es evidente al encontrar múltiples mecanismos de reparación. Estos sistemas incluyen enzimas que simplemente revierten la modificación química, así como complejos enzimáticos más complicados que dependen de la redundancia de la información en la molécula de ADN duplex para reparar a la molécula.

Los dímeros de pirimidinas también pueden ser reparados por medio de reparación por corte de nucleótidos (NER por sus siglas en inglés), en donde un oligonucleótido que contiene la secuencia lesionada, es cortado del ADN. El hueco que se genera por el NER es posteriormente rellenado por la polimerasa específica de que se trate. El corte lo lleva a cabo la endonucleasa UvrABC, utilizando ATP en la reacción, en Escherichia coli el hueco es llenado muy probablemente por la ADN polimerasa I, seguido de la acción de la ligasa. La reacción de NER en los eucariontes necesita de al menos 16 polipéptidos, puede remover segmentos de entre 24 y 32 nucleótidos.

Tanto por daños físico-ambientales como por errores de síntesis, las biomoléculas pueden sufrir alteraciones químicas. Puesto que el DNA no puede «recambiarse» como otras biomoléculas ya que permanece intacto de una división a otra, la estabilidad de la molécula se consigue mediante dos maquinarias: la fidelidad de la replicación y la reparación de daños.

Los mecanismos de reparación se van a clasificar en 5 grupos principales:

1. Reparación directa

2. Reparación por escisión de nucleótidos (REN)

3. Reparación por escisión de la base (REB)

4. Reparación de apareamientos erróneos (mismatch)

5. Sistemas de recuperación: reparación por recombinación y respuesta SOS

Reparación directa:

La reparación o inversión directa del ADN es un sistema de reparación que no requiere eliminación de nucleótidos o bases nitrogenadas, sino que se emplean enzimas para reparar directamente alteraciones nucleotídicas. Los principales enzimas empleados son la fotoliasa (separa los dímeros de timinas formados por radiación UV) y la metiltransferasa (retira grupos metilo añadidos al ADN).

Se sabe que las células eliminan tres tipos de daños en el ADN invirtiéndolos químicamente. Estos mecanismos no requieren una plantilla, ya que los tipos de daños que reparan sólo pueden tener lugar en una de las cuatro bases.

1. Reparación por escisión de nucleótidos (REN)

Repara casi cualquier daño que suponga un cambio grande en la estructura del DNA:

Reacción covalente de las bases con hidrocarburos (Ej. Benzopireno)
Dímeros de pirimidina (T-T; T-C; C-C), causados por la luz solar.

Un complejo multienzimático recorre el DNA en busca de distorsiones en la doble hélice.
Una vez localizadas, el esqueleto de fosfatos de la cadena afectada se corta a ambos lados de la región alterada.
Una helicasa elimina el oligonucleótido resultante de la digestión
El “hueco” (Gap) se rellena con una DNA polimerasa y una ligasa

Reparación por escisión de bases(REB):

Se localizan bases distintas a las 4 que componen el DNA
DNA glicosilasas eliminan estas bases
La AP endonucleasa rompe los enlaces fosfodiester de la desoxiribosa sin base unida
DNA polimerasa añade el nucleótido eliminado
Ligasa cierra el polinucleótido

Reparación de apareamientos erróneos (mismatch)

Reparación postreplicativa: Corrige emparejamientos erróneos.

Reparación por recombinación y respuesta SOS

No todas las bases en la secuencia de las cajas SOS tienen la misma importancia para la unión de LexA. En prácticamente todos los operadores SOS conocidos se presentan las secuencias 5'-CTG y CAG-3' (escritas en negritas), mientras que en la parte central parece haber mayor cantidad de repeticiones TA, si bien esto es muy variable1