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Cap 6
DNA: Replicación
Reparación y
Recombinación
JA Cardé, PhD
Universidad Adventista
Alberts et al.
Genoma: todo el
complemento cromosómico
de un organismo
06_01_Hereditary info.jpg
Replicación fidedigna de
esta información es crucial
para mantener la vida
-Implica:
-Copiarlo
-Corregirlo
-Variarlo
Replicación
06_02_DNA template.jpg
DNA sirve de templado
Complementaridad preferencial
Polaridad
3’OH
Replicación
Parental S
06_03_own duplication.jpg
Hija S’
Copia o replicado
8 horas-> 1000 libros ->2 errores
Por quién? Maquinaria de replicación
Replicación
Semiconservativa
06_04_replic.rounds.jpg
Replicación
06_05_replic.origin.jpg
-dos cadenas complementarias,
enlaces de H = estables
-Se separa por temp cerca de
100, como lo hace a nuestra
temp de 37C?
-Origen de replicación
-Proteínas iniciadoras
-Secuencias específicas
-A-T “stretches”(secciones)
-1 ori vs varios
06_06_plasmid.jpg
06_07_microarrays.jpg
06_08_monitorprogress.jpg
06_09_Replic.forks.jpg
Replication fork
-area donde se separan las cadenas, Forma Y.
-Bidireccional
-Rápido en bacterias, lento en eucariotas….
Por que ? (complejo DNA-prot)
- Que se necesita?
06_10_5prime_3prime.jpg
Templado
Polaridad 5’-3’
Asimetría
Discontínua
Leading/lagging
* Enlace de alta energía
Replication fork: asimétrico
Antiparalelas: opuestas
06_11_oppositepolarity.jpg
Cadenas siempre crecen 5‘3’ no en la misma dirección
Enzima especial para cada cadena?
Cadena leading - contínua
Cadena lagging – discontínua
Leading/lagging
Okazaki
Contínua y discontínua
06_12_asymmetrical.jpg
DNA pol
06_13_polymerase1.jpg
-Autocorrección
-Añade nucleótidos 3’OH
-Revisa pareo
-Incorrecto?
- corta enlace fosfodiest
- libera ncltd y vuelve
-DNA Polimerasa 53
-DNAExonucleasa 35
DNA Pol : Dominios
06_14_polymerase2.jpg
-Polimerización
-Edición
Porque sólo
polimeriza 5-3?
06_15_proofreading.jpg
06_16_lagging strand.jpg
-Replicación por
Fragmentos
-Lagging
-Primers: fragmentos
de RNA
-Primasas
-DNA pol
-RNAsa
-Ligasa
-DNA pol repara
06_17_group proteins.jpg
Proteínas del
Replication Fork
Nombre y función
DNA replication problem at chromosome ends
Fig. 12-11
Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.
Telómeros
• Replicación
– Telomerasa
•
•
•
•
Alargar el terminal 3’ del cromosoma.
Es una transcriptasa reversa.
Contiene proteína y RNA. (AUCCCAAUC)
Secuencia de RNA permite que forme complejo con
la unidad repetitiva del telomero.
• Sintetiza DNA a partir de un molde de RNA.
Replicación: Telómeros
-Telomerasa
-Telómeros
06_18_telomeres.jpg
-Secuencias repetidas
-RT?
Telomerase replicates chromosome ends
Fig. 12-12
Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.
Disruption of the protective complex at
telomeres results in chromosome fusion
Fig. 12-14
Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.
DNA: Reparación
-Cambios genéticos se acumulan (evolución)
-Detrimentales individualmente hablando
-Estabilidad genética garantiza supervivencia
-Estabilidad se consigue:
- Replicación
- Reparación
DNA
Reparación
-Mutaciones
-Cambio
permanente
-De punto
-Sickel cell
-Hgb
-B-globina
-A x T
-E x V
06_19_sickle_cell.jpg
Mutaciones somáticas vs
germinales
06_20_cancer_age.jpg
Acumulación de mutaciones
Daño permanente=transformación
Relación entre edad y aumento de
mutaciones
PLT:
-la fidelidad con la que se replique
y se mantenga estable el DNA es
importante tanto para:
-células germinales
-células somáticas
Errores: se corrigen
06_21_Errors corrected.jpg
- la corrección debe ser usando la cadena vieja como templado!!!
06_22_DNA mismatch.jpg
Cómo se distingue entre
la vieja y la nueva?
-Nicks
-Cuan importante es la
reparación de los
mismatch?
-Cáncer de colón
-Enzima de reparación
mutante
-Heterocigotos=normal
hasta que muta la 2da
-Depurinación: A,G, no se rompen enlaces fosfodiestéricos, saca la base
06_23_Depurination.jpg
-Deaminación: perdida de NH2 en C U :Espontáneas ambas
Dímeros de Timina: Radiación UV
06_24_radiation.jpg
Deaminación: resulta en A por G
Depurinación: deleción
06_25_mutations.jpg
Si no se corrrigen: producen mutaciones
Reparación:
-Excisión: reconocer el DNA dañado y removerlos por nucleasas,
se crea un ga p(hueco)
-Resíntesis: DNA pol repara desde el 3’OH, rellena el hueco
usando templado y complementaridad. (Otra DNA pol pero
funciona igual)
-Sellado: DNA ligasa forma el enlace fosfodiéster en la columna
azucar fosfato
- 50 proteinas distintas
en reparación en
levaduras
06_26_three steps.jpg
-xeroderma
pigmentosum
-Cáncer de piel
Conservado a traves de la evolución: la replicación
-el proceso de reparación también
06_27_humans_whales.jpg
-Proteínas entre especies “distantes”: conservadas
Cambios se acumulan bien lentamente
Humanos y chimpances: 98% idénticos en algunas secuencias
Secuencias del DNA
• Secuencias únicas
– Genes estructurales (una sola copia)
• Secuencias repetitivas
– Muchas copias, dos tipos:
– Satélites de DNA
• Conglomerados en áreas discretas – centrómero
Secuencias del DNA
• Secuencias repetitivas…
– “Mobile elements”
• Transposones – Se transportan directamente como DNA
– Elemento P y Abs y CENPB
• Retrotransposones – Se transportan a través de un RNA
intermedio.
– RDDP
– SINES (short interspersed DNA) - Alu
• Dispersas por el cromosoma
• Regiones ricas en genes (G:C)
– LINES (long interspersed DNA) – L1
• Dispersas por el cromosoma
• Regiones pobres en genes (A:T)
Retrotransposon
Transposon
DDRP
mRNA
RDDP
DNA Intermedio
Mechanism of
transposition of
an L1 element
DDRP
RDDP
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Fig. 12-5
• Elementos móbiles
• Peligros – preferencia por regiones GC PLT
–
–
–
–
Alterar
Deleciones
Rearreglos
Alu el mutágeno endógenos mas potente (1/100
nac)
“Selfish DNA hypothesis”
- No ofrecen ningun beneficio fisiológico
- Infeccion en el DNA que se tolera
Virología Molecular
•
•
•
•
•
•
Ultramicroscópicos
Pasaban filtros de bacterias
No crecían en medio de cultivo convencional
Parásitos intracelulares obligados:
Genes dentro de cubierta o cápsula proteica
Toman control de la maquinaria bioquímica
de la célula
Virus: Definición
• Partícula
– Ácido nucleico
– Capa de proteínas
• Cápsula
– capsómeros
– Parásito celular obligado
– Pequeño
– Infeccioso
Virus: Propiedades
• Parásito intracelular obligado
– Infeccioso
• Su genoma puede ser DNA o RNA
• Capaz de replicarse y dirigir la síntesis de
proteínas utilizando la maquinaria del
hospedero cuando se encuentra en el
hospedero correcto.
Virus: Propiedades
• La progenie de los virus se ensambla
“de novo” a partir de componentes
sintetizados en la célula hospedera.
• Medio de transmisión
– El virus recién producido en la célula
hospedera.
• Composición estructural simple
– Cristalografía
– Virus del Mosaico del Tabaco -1935
Virus: Alta Variabilidad en Configuraciones Genómicas
06_36_Viral genomes.jpg
Genoma limitado
por espacio
06_37_Viruses.jpg
-codifica lo que
necesita en menos
espacio posible
-Estrategias
variadas múltiples
-Dependencia del
hospedero
-ATP
-Ribosomas …
-Quién vino
primero?
06_38_Viral coats.jpg
06_39_retrovirus.jpg
Retroviruses:
Invierten el dogma central
RT, DNApol, RNAsa H, Helic
Integrasa
¿Preguntas?