La información genética es almacenada en el ADN, esta información debe ser transmitida de generación en generación a la lo largo de la escala evolutiva de las especies. La información genética para poder transmitirse a la descendencia debe ser replicada y esta replicación debe ser fidedigna, sin errores, o con el mínimo número de errores, evitando así la alteración en el genoma de las especies. Si bien es cierto, El ADN celular es constantemente alterado por constituyentes celulares, este debe mantenerse estable, y para dicha estabilidad se necesita la reparación constante del ADN. Por ende, todos los seres vivos poseen mecanismo para reparar los daños que hayan surgido en la replicación del ADN.
Existen diversos mecanismos para la reparación de ADN: como los son reparación directa, reparación por escisión de bases, reparación por escisión de nucleótidos, reparación recombinatoria, reparación por mal apareamiento, pero de nuestro interés es el mecanismo molecular de reparación de escisión de nucleótidos. La reparación por escisión de nucleótidos (REN) se descubrió originalmente como un sistema enzimático capaz de reparar los dímeros de timina creados en la estructura del ADN por la radiación UV. Este proceso puede tener lugar en la oscuridad, a diferencia de la fotorreactivación. Este sistema enzimático implicado, en Escherichia coli comprende los productos de los genes uvrA, uvrB y uvrC, estos actúan en la actualidad sobre diversos lugares del ADN dañado que contiene lesiones que puedan ser voluminosas, como las que forman los grupos alquilos grandes y que distorsionan la doble hebra del ADN (Mathews et al., 2006). Aunado a esto, la integridad del ADN se ve afectada por efectos perjudiciales de numerosos agentes químicos y físicos que comprometen la función del ADN. La reparación por escisión de nucleótidos actúa sobre una amplia variedad de lesiones, las más estudiadas son los dímeros de pirimidina, que son los productos principales de las lesiones por luz ultravioleta. La lesión que presenta el ADN, es reparada por un complejo enzimático que corta a varios nucleótidos de distancia a ambos lados de la base o bases dañadas, de forma que la lesión se elimina como parte de un oligonucleótido (Devlin et al., 2006). Las lesiones producen grandes distorsiones en la estructura helicoidal del ADN, estas se reparan mediante el sistema de escisión de nucleótidos, por consiguiente, en la reparación del ADN, una enzima multimérica hidroliza dos enlaces fosfodiéster, uno a cada lado de la distorsión provocada por la lesión. Además, en E. coli. y otros procariotas, el sistema enzimático hidroliza el quinto enlace fosfodiéster en el lado 5’ para generar un fragmento de 12 a 13 nucleótidos, mientras que en humanos y otros eucariotas, el sistema enzimático hidroliza el sexto enlace fosfodiéster en el lado 3’ y en el vigésimo segundo enlace fosfodiéster en el extremo 5’ para generar un fragmento de 27 a 29 nucleótidos, por ende, el oligonucleótido liberado del dúplex y el hueco resultante es rellenado por la ADN polimerasa I en E. coli y la polimerasa ε en humanos (Leningher et al., 2004).
La reparación por escisión de nucleótidos (NER), es una vía activa y sofisticada para remover el ADN dañado y contrarrestar los efectos de las delecciones, causas por múltiples lesiones del ADN. Las lesiones más relevantes sujetas a la reparación por escisión de nucleótidos son los dímeros de pirimidina (Ciclobutano) (CPDs) y los fotoproductos, estas son dos grandes lesiones producidas por la luz ultravioleta. Por tal motivo defectos en (NER), basados en la extrema fotosensibilidad y predisposición para el cáncer de la piel, se observo con el prototipo de síndrome de la reparación de xeroderma pigmentosa. Recientemente XPC (complejo hHR23B) ha sido identificado como un sensor para el ADN dañado y un reparador de los factores de transcripción. Los complejos formados por los factores TFIIH contiene la XPB y XDP helicasas, que median la separación de la hebra en el sitio de la lesión. Al parecer dos modos de (NER) pueden ser distinguidos: reparación de lesiones sobre el genoma entero, referida al genoma global del NER (GG-NER), y reparación por bloqueo-transcripción de lesiones presentes en la transcripción de hebras de ADN, transcripción-acoplada NER (TC-NER). El rango de la reparación por GG-NER fuertemente depende del tipo de lesión. Por ejemplo, los fotoproductos (6-4 PPs) son removidos rápidamente del genoma que los dímeros de pirimidinas (CDPs), quizás la diferencia es debido a la afinidad del sensor del ADN-dañado XPC-hHR23B. En TC-NER, el daño es detectado por el complejo formado por la ADN polimerasa III durante la elongación, cuando encuentra la lesión.
Los componentes en el núcleo de la reparación por escisión de nucleótidos de células de mamíferos:
1. XPC-hHR23B: la XPC es el único factor disponible para TC-NER y es restringido en el genoma global del NER. La XPD es una proteína de 125 kDa que forma un complejo con otra proteína de 58 kDa producto del gen hHR23B. La XPC-hHR23B y la XPC sola juegan un rol para una alta afinidad para ambas hebras simples y hebras dobles del ADN, con una preferencia para el ADN dañado por luz ultravioleta.
2. TFIIH: es una subunidad de nueve complejos de proteínas, involucrada en la iniciación de la ARN polimerasa II en la transcripción. En NER, la funciones de TFIIH son XPB y XPD helicasas. En pacientes XP con mutaciones en XPB o XPD pueden también presentar manifestaciones típicas de CS (Sindrome de Cockaine), o TTD (síndrome de trichothiodystrophy), indicando un rol central de TFIIH la transcripción acoplada- a la reparación del ADN. El complejo TFIIH posee múltiples actividades enzimáticas. La XPB y XPD exhiben actividades de tipo ATPasas dependientes de ADN y funciones helicasas. La XPB puede desenrollar el ADN en la dirección 3’ a 5’, y la XPD en la dirección opuesta.
3. XPA: el producto del gen XPA, tiene un crucial rol en el estado de TC-NER y GG-NER. La XPA es una proteína de unión con marcada preferencia para el ADN dañado. EL Zn2+ es requerido para la mínima región de unión del ADN y es esencial para su función. Varios tipos NER específicos para daños al ADN, incluyendo 6-4 PPs y CDPs, son reconocidos por XPA y, en general, la afinidad de XPA para la lesión se correlaciona con la distorsión de la hélice. Además, la XPA mantiene un intrínseco trabajo de contactos con el núcleo de los factores de reparación.
4. RPA: fue originalmente identificada como un factor requerido para la replicación SV40 in vitro. Actúa en la recombinación y en la NER. La RPA humana (hRPA) es una proteína de unión al ADN compuestas por tres subunidades de 70, 32 y 14 kDa. La unión de una molécula de RPA al ADN involucra la subunidad 70 kDa.
5. XPG: el gen xpg decodifica una estructura con actividad específica de endonucleasa, la cual rompe una variedad de substratos de ADN artificiales. La XPG media las incisiones y siempre ocurre en una hebra dúplex ADN en dirección 3’ en un sitio de unión al ADN. La XPG es una proteína miembro de la FEN-I,(familia de estructura específica de las endonucleasas), las cuáles cortan con similar polaridad a las uniones de la dúplex y del ADN sin reparar.
6. ERCC1-XPF: el producto del gen ercc1(33 kDa) y xpk (103 kDa), forman un estable complejo in vivo e in vitro. Involucran aminoácidos en la región carboxil terminal de ERCC1 y XPF. La estabilidad de los componentes individuales de la célula es dependiente de la formación de este heterodímero. El complejo ERCC1-XPF es una estructura con actividad endonucleasa.
7. XPE: es dispensable para la reparación por escisión de nucleótidos in vitro. Sin embargo in vivo, es requerida, como XP-E en pacientes que exhiben XP-semejante a las anormalidades de la piel y reduce la reparación de la síntesis.
En la reparación de la síntesis del ADN, la incisión y los estados de la síntesis del ADN en NER (reparación por escisión de nucleótidos), pueden ser separado in vitro, y el factor en común es la RPA, la cual puede seguir unida a la hebra sin daños para facilitar la replicación. La síntesis del ADN por Pol δ y Pol ε, y sus cofactores PCNA y RF-C ha sido estudiada extensivamente. Aunado a esto la RF-C preferiblemente se une al 3’ terminal del primers del ADN y facilita la lectura de PCNA, que forma un heterodímero con el anillo en forma de pinza que puede seguir a lo largo del dúplex del ADN. La PCNA (antígeno nuclear de proliferación celular), podría servir como mediador entre el control del ciclo celular y la reparación del ADN. Por tal motivo, la interacción con p21, con un inhibidor de cdk, que puede estar bajo regulación del gen p53 dependiente a los daños del ADN, podría inhibir la replicación, más no la reparación del ADN, la cuál contribuye para la inducción de la detención de la replicación que permite la reparación y la prevención de la mutagénesis. El Paso final en la reparación por escisión de nucleótidos es la unión del 5’ terminal del nuevo parche recién sintetizado a la secuencia original. Este paso es probablemente llevado a cabo por la ADN ligasa I. Aunado a esto en células eucarióticas la NER, remueve parte del ADN dañado de 24 a 32 nucleótidos. Es necesario destacar que después de la demarcación de la lesión, las incisiones son realizadas por estructuras específicas de endonucleasas XPG (3’ incisión) y en la ERCC1-XPF (5’ incisión). Las incisiones son realizadas asimétricamente alrededor de la lesión. También se debe resaltar que debido a la compactación del ADN dentro de los nucleosomas se podría ver afectada la accesibilidad de las lesiones del ADN. La reparación en la región no transcripta de un gen activo era encontrada rápidamente en el enlazado del ADN y lentamente en las secuencias ocupadas por nucleosomas.
Referencias Bibliográficas.
1.Mathews Van Holden Ahern (2006).Bioquímica, tercera edicción, editorial Pearson
Educación. Madrid España.
2.Nelson D, Cox M. Principios de Bioquímica, cuarta edición, editorial Omega. España(2006).
3.Thomas M. Devlin (2004). Bioquímica, cuarta edición, editorial Reverte España.
4. Laat, W., Jaspers, N. and Hoejimakers, J. (1999). Molecular mechanism of nucleotide excision Reparair. Genes & Development 13: 168-785.
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