Recombinación - Biología Celular

REPARACIÓNREPARACIÓN-RECOMBINACIÓN
•
•
•
•
Importancia del
tema.
Fidelidad de la
replicación. Daños
en el ADN y
sistemas de
reparación del
ADN.
Recombinación:
concepto,
clasificación,
modelos,
enzimología.
Consecuencias
genéticas de la
Recombinación.
Daño del ADN
• Como toda molécula el ADN participa de div ersas reacciones
químicas, y como tal puede eventualmente sufrir modificaciones.
•Dichas modificaciones pueden ser
•espontáneas
•inducidas por div ersos agentes
•físicos
•químicos
•biológicos.
Tipos de daño que ocurren en el ADN
ESPONTÁNEOS:
•depurinaciones
•desaminaciones
5000 depurinaciones
depurinaciones/día/
/día/ célula
100 desaminaciones
desaminaciones/día
/día / célula
•Cambios tautoméricos de base
Son formas alternativas isoméricas de las bases
nitrogenadas que cambian el patrón de
apareamiento normal.
.Las variantes son de ceto a enol para timina y
guanina y de amino a imino para citosina y
adenina
Cambios tautoméricos durante la replicación
Tipos de daño que ocurren en el ADN
Sistemas de reparación
INDUCIDOS:
1) Fidelidad de la polimerasa
Químicos
los agentes alquilantes
adicionan grupos metilo o etilo
en diversas bases del ADN
Figura a: sitios proclives a modificaciones
- oxidación
- hidrólisis
- metilación
Físicos
Exposición a UV : Dímeros de
pirimidina
Sistemas de reparación
Fidelidad intrínseca de la maquinaria de
replicación (10-9pb)
• Esta dada por la actividad exonucleasa 3´
3´--´5´
• Requerimiento de primers
• Imposibilidad de la polimerasa de agregar nucleótidos si
no hay apareamiento exacto en los nucleótidos previos
• Implica la imposibilidad de replicación en dirección 3´3´ -5´.
2) Sistemas de reparación directa
3) Reparación por escisión.
4) Sistemas de reparación postpost-replicación.
Sistemas de reparación
1) Sistemas de reparación directa.
a. Fotorreactivación:
Fotorreactivación: eliminación
de dímeros de pirimidina.
(procariotas y plantas)
b. Remoción del metilo en O6 de
guanina (la met ilación se produce por
agentes alquilantes)
Sistemas de reparación 2) Reparación por escisión.
2a: Reparación por
escisión de base
2b: Reparación por
escisión de nucleótido
Sistemas de reparación
2c: Sistema de
reparación por
apareamiento erróneo.
¿Cómo se diferencia la hebra
parent al de la nueva?
_E. Coli
Coli:: la hebra parent al est á
metilada..
metilada
_Eucariot as: la hebra nueva
present a rot uras de simple hebra.
2d: Sistema de reparación
acoplada a la transcripción.
_Se reparan preferentemente las
hebras t ranscript as. (fact ores de la
t rasncripción que act úan en la
maquinaria de reparación, ej. TFIIH)
Sistemas de reparación
3) Sistemas de
reparación postpostreplicación.
3a: Reparación recombinatoria.
recombinatoria. La
hebra parental no dañada rellena el espacio
opuesto al sitio dañado en la otra molécula
hija, mediante recombinación entre secuencias
homólogas.
Sistemas de reparación
Mantenimiento de la informacion hereditaria
La replicación del material genético es esencial a
la vida
mitosis
Errores en la replicación son el origen de las
enfermedades hereditarias
meiosis
Errores en la replicación son causa primaria
de canceres
DNA
RECOMBINATION
mitosis
Existen patologías por incapacidad de
reparar e rrores cometidos en la replicación
La recombinación aumenta la variabilidad y
genera diversidad
Donde y cuando sucede la
recombinación homóloga....?
-Durante la formación de gametos: MEIOSIS
Recombinación
Importancia de la variabilidad génica:
génica:
-La estabilidad génica es crucial para la supervivencia
a corto plazo.
-A largo plazo, la supervivencia de los organismos
puede depender de la variación génica,
génica,
mediante la cual células y organismos pueden
adaptarse a las variaciones del ambiente.
-La propiedad del ADN de experimentar
reordenaciones determina que se formen nuevas
combinaciones génicas, sustrato molecular de la
variabilidad génica.
Donde y cuando sucede la
recombinación homóloga....?
Consecuencias genéticas de la
recombinación
Aumento de la variabilidad genética:
-Varios niveles:
1) Dado por la combinación aleatoria de los
cromosomas paternos y maternos.
Consecuencias genéticas
de la recombinación
1) La recombinación aumenta el
número de combinaciones entre
alelos paternos y maternos.
2) Permite ir eliminando
alelos deletéreos tras
diversas generaciones.
3) Ofrece mecanismos
de reparación del ADN.
“Por estos motivos y
muchos más, es que
la reproducción
sexual ha sido tan
efectiva a lo largo de
la evolución”.
223 gametos diferentes
Recombinación
Concepto: Implica la ruptura física y posterior unión de
hebras de ADN de forma tal que intercambian el
contenido de ADN resultando en dos “nuevas” hebras.
Clasificación:
1) HOMÓLOGA:
HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de
homología. (ej. recombinación meiótica)
2) SITIO ESPECÍFICA:
ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas
de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas
de homología.(ej. reorganizaciones del ADN –genes de Igs,
inserción viral)
3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de
secuencias a través del genoma y no requiere
secuencias homólogas. (transposones
transposones,, retrotransposones
retrotransposones,, etc
etc))
Recombinación homóloga
Primeros indicios:
Morgan (1910)
Análisis de
ligamiento.
Recombinación homóloga
Primeros indicios:
Recombinación homóloga
Modelo de Robin Holliday (1964):
-Habría un
intercambio físico
de información
hereditaria.
-Relación directa
entre la
frecuencia de
recombinación y
distancia de
mapa.
-Sienta las bases
del mapeo
genético.
Recombinación homóloga
Intermediario Holliday
Forma Chi
Recombinación homóloga
Recombinación homóloga
Resolución del
intermediario Holliday:
Holliday:
Intermediario
de Holliday
Inicio
Resolución
No se forman moléculas
recombinantes.. Persiste un
recombinantes
sector heterodúplex
heterodúplex..
Se forman moléculas
recombinantes,, con un sector
recombinantes
heterodúplex..
heterodúplex
Recombinación homóloga
Recombinación homóloga
Otros modelos del inicio del evento recombinacional:
recombinacional:
1975: Modelo de
rotura de simple
hebra en una sola
molécula de ADN.
Modelo de
rotura de
doble
hebra en
una sola
molécula
de ADN.
(la más
aceptada
actualmente)
A pesar de los múltiples modelos del comienzo de la recombinación,
recombinación, la
unión Holliday de hebra cruzada continúa siendo el intermediario central
del proceso.
Enzimología de la recombinación homóloga
Fenómeno estudiado
fundamentalmente en bacterias, pero
con homólogos en eucariotas:
-Rec BCD: Con su actividad
helicasa desenrrollna el ADN, y
cuando encuentra la
secuencia “chi” (GCTGGTGG)
corta una hebra, dejando un
sustrato de reconocimiento
para Rec A.
Enzimología de la recombinación homóloga
-Rec A: Se une al ADN
simple hebra.
Promueve la invasión
de una hebra a la
otra molécula de
ADN, reconociendo
secuencias de alta
homología.
Enzimología de la recombinación homóloga
-Rec BCD: Con su actividad
helicasa desenrrollna el ADN, y
cuando encuentra la
secuencia “chi” (GCTGGTGG)
corta una hebra, dejando un
sustrato de reconocimiento
para Rec A.
Enzimología de la recombinación homóloga
-Rec A: RAD 51
(homólogo en levaduras)
Enzimología de la recombinación homóloga
-Ruv AB: Complejo enzimático (helicasa
(helicasa)) que
promueve la migración de ramas
Enzimología de la
recombinación homóloga
-Ruv C: (resolvasa)Complejo
enzimático con función
endonucleasa que promueve la
rotura y unión de las moléculas de
ADN del intermediario Holliday.
Holliday.
Determina según las hebras que
corte si se van a producir
moléculas recombinantes o no.
Recombinación
Consecuencias genéticas de la recombinación
Clasificación:
1) HOMÓLOGA:
HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de
homología. (ej. recombinación meiótica)
2) SITIO ESPECÍFICA:
ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas
de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas
de homología.(ej. reorganizaciones del ADN –genes de Igs,
inserción viral)
1) La recombinación aumenta el número de combinaciones
entre alelos paternos y maternos.
2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras div ersas
generaciones.
3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.
3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de
secuencias a través del genoma y no requiere
secuencias homólogas. (tranposones
tranposones,, retrotransposones
retrotransposones,, etc
etc))
Recombinación sitio específica
-El reordenamiento entre
moléculas de ADN se produce
en sitios específicos.
Recombinación sitio específica
-Integración de bacteriófagos:
-El reordenamiento entre moléculas de
ADN se produce en sitios específicos.
-Integración de bacteriófagos:
Recombinación sitio específica
-Genes de Inmunoglobulina y
receptores T
Recombinasas:
Recombinasas:
RAG 1 & 2
Recombinación
sitio específica
-Genes de Inmunoglobulina
y receptores T
Recombinasas:
Recombinasas:
RAG 1 & 2
Transposición
Concepto:
-La transposición implica el
movimiento de secuencias
a través del genoma.
_Descubiertos a través de
evidencias genéticas por
McClintock (50´)
Clasificación:
-Vìa intermediario de ADN.
-Vìa intermediario de ARN
Aplicaciones
ADN recombinante
Inactivacion génica por recombinación
(animales transgénicos)
transgénicos)