¿Cómo se lleva a cabo la reparación del ADN ante daños?

Publicado el 1 junio, 2025 por Rodrigo Ricardo

Cómo se lleva a cabo la reparación del ADN ante daños: Mecanismos clave y su importancia

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que contiene la información genética esencial para el funcionamiento y desarrollo de todos los organismos vivos. Sin embargo, está constantemente expuesto a daños causados por factores internos y externos, como errores en la replicación, radicales libres, radiación ultravioleta (UV) y agentes químicos. Para mantener la estabilidad genómica, las células han desarrollado sofisticados mecanismos de reparación del ADN que corrigen estos errores y previenen mutaciones perjudiciales. En este artículo, exploraremos en profundidad los principales procesos de reparación del ADN, su relevancia en la prevención de enfermedades como el cáncer y cómo las células garantizan la integridad del material genético.

1. Introducción a los daños en el ADN y su impacto en la salud

El ADN puede sufrir diferentes tipos de lesiones que comprometen su estructura y función. Entre las causas más comunes de daño se encuentran los errores durante la replicación, la exposición a radiación ionizante, los compuestos químicos mutagénicos y el estrés oxidativo generado por los radicales libres. Estos agentes pueden provocar desde pequeñas modificaciones en una sola base nitrogenada hasta rupturas completas en la doble hélice. Si estos daños no se reparan correctamente, pueden dar lugar a mutaciones genéticas, las cuales están asociadas a enfermedades como el cáncer, trastornos neurodegenerativos y envejecimiento prematuro.

Afortunadamente, las células cuentan con sistemas especializados que detectan y corrigen estos errores. Los principales mecanismos de reparación del ADN incluyen la reparación por escisión de bases (BER), la reparación por escisión de nucleótidos (NER), la reparación de apareamientos incorrectos (MMR) y los sistemas para corregir rupturas de doble cadena (DSBR). Cada uno de estos procesos actúa de manera específica según el tipo de lesión, garantizando así la fidelidad del material genético.

2. Reparación por escisión de bases (BER): Corrección de daños menores

El mecanismo de reparación por escisión de bases (BER, por sus siglas en inglés) es fundamental para corregir pequeñas lesiones en el ADN, como la desaminación, oxidación o alquilación de bases nitrogenadas. Este proceso es crucial porque estos daños pueden alterar la información genética y provocar mutaciones puntuales si no se reparan. El sistema BER implica una serie de pasos coordinados que comienzan con la identificación de la base dañada por parte de enzimas especializadas, como las ADN glicosilasas, que reconocen y eliminan la base afectada sin romper la cadena de ADN.

Posteriormente, la enzima AP endonucleasa corta la cadena en el sitio donde falta la base, generando un espacio que será rellenado por la ADN polimerasa beta en eucariotas. Finalmente, la ADN ligasa sella la hebra, restaurando la integridad de la molécula. Este mecanismo es especialmente importante en la protección contra el estrés oxidativo, ya que los radicales libres generados durante el metabolismo celular pueden causar daños como la formación de 8-oxoguanina, una base modificada que induce errores de apareamiento.

3. Reparación por escisión de nucleótidos (NER): Eliminación de lesiones voluminosas

La reparación por escisión de nucleótidos (NER) es un sistema altamente conservado que se encarga de corregir lesiones más grandes en el ADN, como los dímeros de pirimidina causados por la radiación UV o los aductos generados por compuestos químicos como el benzopireno. A diferencia del BER, que actúa sobre bases individuales, el NER elimina un fragmento completo de la cadena de ADN que contiene la lesión.

Este proceso implica la participación de múltiples proteínas, como el complejo XPC-RAD23B, que detecta la distorsión en la hélice, seguido por las enzimas XPA, XPG y XPF-ERCC1, que cortan la hebra dañada. Una vez removido el segmento afectado, la ADN polimerasa delta o epsilon sintetiza una nueva cadena utilizando la hebra complementaria como molde, y la ADN ligasa completa la reparación. Defectos en el sistema NER están asociados con enfermedades como el xeroderma pigmentoso, una condición que aumenta la susceptibilidad al cáncer de piel debido a la incapacidad de reparar los daños causados por la luz UV.

4. Reparación de apareamientos incorrectos (MMR): Corrección de errores de replicación

Durante la replicación del ADN, la ADN polimerasa puede cometer errores, insertando nucleótidos incorrectos que generan apareamientos erróneos, como un G con T en lugar de un G con C. El sistema de reparación de apareamientos incorrectos (MMR) es esencial para corregir estos fallos y mantener la fidelidad de la replicación.

Las proteínas MutS (en bacterias) o MSH2-MSH6 (en humanos) reconocen el error, seguido por la reclutación de MutL (o MLH1-PMS2 en eucariotas), que marca la hebra recién sintetizada para su eliminación. Posteriormente, la ADN polimerasa rellena el espacio y la ligasa sella la hebra. Fallos en este sistema están vinculados al síndrome de Lynch, un trastorno hereditario que predispone al cáncer colorrectal.

5. Reparación de rupturas de doble cadena (DSBR): Mecanismos críticos para lesiones graves

Las rupturas de doble cadena (DSBs) son uno de los daños más peligrosos para el ADN, ya que pueden llevar a la pérdida de información genética o a rearreglos cromosómicos. Para repararlas, las células utilizan dos vías principales: la unión de extremos no homólogos (NHEJ) y la recombinación homóloga (HR).

La NHEJ es un proceso rápido pero propenso a errores, donde las proteínas KU70/KU80 unen los extremos rotos directamente. En cambio, la HR utiliza una plantilla homóloga (como la cromátida hermana) para restaurar la secuencia de manera precisa, siendo esencial en la fase S/G2 del ciclo celular. Defectos en estos mecanismos están relacionados con enfermedades como la ataxia-telangiectasia y cánceres hereditarios.

6. Conclusión: La importancia de la reparación del ADN en la salud y la enfermedad

Los sistemas de reparación del ADN son vitales para prevenir mutaciones y mantener la estabilidad genómica. Fallos en estos procesos están asociados con envejecimiento acelerado, enfermedades neurodegenerativas y cáncer. Investigaciones en este campo no solo ayudan a entender patologías, sino también a desarrollar terapias dirigidas, como los inhibidores de PARP en cáncer de ovario y mama.

En resumen, la célula cuenta con una red de mecanismos sofisticados que garantizan la integridad del ADN, demostrando la increíble precisión de la evolución biológica en la preservación de la vida.

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