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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 53 -DNAExonucleasa 35 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 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. 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?