Revertir el daño del ADN causado por mutágenos e irradiación

Daño en el ADN

Como ha aprendido, las mutaciones o los cambios en las secuencias de ADN pueden causar estragos en las células. Pueden conducir a proteínas no funcionales, que produzcan proteínas en los momentos equivocados y cáncer, entre otros problemas importantes. Desafortunadamente, no se conocen mutaciones reales que otorguen superpoderes a los organismos, sin importar lo que digan los cómics. Demasiado.

De todos modos, ¿recuerdas cómo pueden ocurrir las mutaciones? Una forma es que las células pueden cometer errores, como errores tipográficos, mientras replican su ADN. Otras dos formas que hemos aprendido en este capítulo son la irradiación y los mutágenos químicos . La irradiación y los mutágenos no solo causan mutaciones, también dañan el ADN. ¿Qué quiero decir con dañar el ADN?

El daño del ADN ocurre cuando las estructuras de nucleótidos cambian o las cadenas de ADN se rompen. No es solo que se coloque el nucleótido incorrecto en la secuencia; en realidad, se produce un daño físico en los nucleótidos o en la columna vertebral del ADN.

Ya sabes que las células son bastante asombrosas, entonces, ¿cómo lidian con el daño del ADN? Deben tener un camino. En realidad, tienen varios métodos que pueden usar dependiendo del tipo de daño que haya ocurrido. En esta lección, aprenderemos cómo las células pueden reparar el daño del ADN que se produce en una hebra del ADN.

Reparación de escisión de base

El primer método de reparación del ADN del que hablaremos es la reparación por escisión de bases . Este tipo de reparación es la forma más común en que las células reparan las bases de nucleótidos dañadas en el ADN. Recuerde que los nucleótidos no son lo mismo que las bases. En este diagrama de un nucleótido, aquí se muestra la base. Las bases son las que se unen en pares, lo que permite que las dos cadenas de ADN se unan.

A menudo, los mutágenos químicos cambian la estructura química de las bases en el ADN. Cuando se cambia su estructura, las bases no se emparejarán correctamente, lo que conduce a mutaciones. Afortunadamente, las células pueden usar la reparación por escisión de bases para eliminar y reemplazar las bases dañadas.

El primer paso en la reparación de la escisión de la base es reconocer la base dañada. Esto lo realiza una enzima llamada ADN glicosilasa. La ADN glicosilasa reconoce una única base dañada y la elimina del ADN.

Hay diferentes tipos de ADN glicosilasas que reconocen tipos específicos de bases dañadas. Es importante destacar que solo se elimina la base, no todo el nucleótido. Es por eso que este tipo de reparación se llama reparación por escisión de base. La escisión suena como tijeras y significa ‘cortar’. ¡Tiene sentido!

Pero ahora hay un punto en el ADN que todavía tiene una columna vertebral, ¡pero falta la base! Esto se denomina sitio apurínico o apirimidínico (AP), dependiendo de si la base faltante era una purina o una pirimidina. Menos mal que puedes decir sitio AP, ¿eh? Y lo que sucede a continuación es que una enzima llamada AP endonucleasa reconoce el sitio AP y hace un pequeño corte en la hebra de ADN.

Ahora nuestro viejo amigo ADN polimerasa puede entrar y reemplazar entre uno y 10 nucleótidos, solo para estar seguro. Y la ADN ligasa, otra enzima familiar para nosotros, sellará la muesca en la hebra de ADN. ¡Todo mejor!

Reparación por escisión de nucleótidos

El siguiente tipo de reparación es la reparación por escisión de nucleótidos. Como puede deducirse de su nombre, en este tipo de reparación, los nucleótidos completos se eliminan y reemplazan. En la reparación por escisión de nucleótidos , se pueden reparar áreas grandes y voluminosas de daño del ADN, posiblemente con más de una base dañada.

Su funcionamiento es que, en primer lugar, la maquinaria de reparación por escisión de nucleótidos reconoce un fragmento de ADN dañado. La región dañada se reconoce por su volumen general, no por bases dañadas específicas como en la reparación por escisión de bases.

La maquinaria de reparación por escisión de nucleótidos sabe que toda la sección tiene que irse, por lo que hace dos cortes de una sola hebra, uno a cada lado del área dañada, liberando una pequeña sección de ADN monocatenario dañado. ¡Perfecto! Ahora, al igual que en la reparación por escisión de bases, la ADN polimerasa entra y agrega nuevos nucleótidos nuevos, y la ADN ligasa sella las muescas. ¡Como nuevo!

Reparación directa

Los dos tipos de reparación de los que hemos hablado hasta ahora han sido ejemplos de reparación por escisión, donde las áreas dañadas se cortan y reemplazan. Para mí, la reparación por escisión es como una cirugía menor.

Digamos que tiene un pequeño quiste en su brazo que necesita ser removido. El médico será como la maquinaria de reparación de escisión. Reconocerá el quiste y lo cortará. Por supuesto, solo va a cortar un área pequeña que rodea el quiste, no todo el brazo. Luego, tal vez le hagan puntos para sellar el corte (algo así como ADN ligasa), y su cuerpo reemplazará el tejido dañado con tejido nuevo fresco (algo así como ADN polimerasa).

¿Pero no es genial cuando no tenemos que cortar partes de nuestro cuerpo? Quizás las células se sientan así con respecto al siguiente tipo de reparación, la reparación directa. En la reparación directa , las bases dañadas se reparan directamente sin eliminar ninguna parte del ADN. ¡Frio! ¿Como funciona?

Un ejemplo de reparación directa es la fotorreactivación . Quizás recuerde que la irradiación ultravioleta, o la exposición a la luz ultravioleta, puede hacer que las pirimidinas vecinas, como T y C, se unan covalentemente entre sí. Esto no es normal y provoca una protuberancia en la columna vertebral del ADN que detendrá la replicación del ADN. UH oh. Así que hay que hacer algo.

En la fotorreactivación, una enzima llamada ADN fotoliasa utiliza energía de la luz para romper los enlaces entre las bases reticuladas. ¡Simple como eso! ¡Ahora las bases han vuelto a la normalidad y nadie tuvo que ser cortado y reemplazado! También es muy conveniente que la fotoliasa de ADN use energía de la luz para hacer su trabajo, ¡porque generalmente es la luz solar la que causa el problema en primer lugar!

Resumen de la lección

En la lección de hoy, hemos aprendido tres formas en que las células pueden reparar el daño del ADN. Definimos el daño del ADN como situaciones en las que las estructuras de nucleótidos se cambian o las cadenas de ADN se rompen. Los mecanismos que aprendimos hoy son para reemplazar los nucleótidos dañados.

Primero, en la reparación por escisión de la base, se reconoce y se retira una única base dañada. Es importante recordar que solo se elimina la base, no todo el nucleótido. Una vez que se quita la base, se hace un corte en la columna vertebral del ADN cerca del sitio dañado. La ADN polimerasa entra y reemplaza varios nucleótidos en el área, y la ADN ligasa sella los espacios.

El segundo método que aprendimos fue la reparación por escisión de nucleótidos . En este, la maquinaria de reparación reconoce y repara áreas grandes y voluminosas de daño en el ADN. Se hacen dos cortes de una sola hebra y la parte dañada se suelta y degrada. Luego entra la ADN polimerasa para reemplazar el segmento que se cortó y la ADN ligasa sella las muescas.

El último método que aprendimos fue la reparación directa , en la que las bases dañadas se reparan directamente sin eliminar ninguna parte del ADN. Podemos entender por qué nuestras células querrían evitar la cirugía en su ADN siempre que sea posible, ¿verdad? El ejemplo que aprendimos fue la fotorreactivación , donde una enzima llamada fotoliasa usa energía de la luz para reparar las bases reticuladas causadas por la irradiación UV.

Los resultados del aprendizaje

Complete esta lección en video y luego demuestre su capacidad para:

• Recuerde el significado del daño del ADN
• Detallar las formas en que ocurren las mutaciones.
• Describir la correlación entre la reparación por escisión de la base y la polimerasa.
• Explicar cómo se fija el ADN voluminoso con la reparación por escisión de nucleótidos
• Comprenda cómo funciona la reparación directa sin eliminar ADN

Rodrigo Ricardo Editor y fundador