Cuarta semana del primer periodo grado noveno

Revisión y reparación del ADN

 

Puntos más importantes:

• Las células tienen varios mecanismos para prevenir mutaciones, o cambios permanentes en la secuencia del ADN.
   
• Durante la síntesis de ADN, la mayoría de las ADN polimerasas "comprueban su trabajo" y arreglan la mayoría de las bases mal emparejadas en un proceso llamado corrección.
   
• Inmediatamente después de la síntesis de ADN, es posible detectar y reemplazar cualquier base mal emparejada restante en un proceso llamado reparación de mal apareamiento.
   
• Si el ADN se daña, se puede reparar por varios mecanismos, que incluyen reversión química, reparación por escisión y reparación de ruptura de la doble cadena.
   

Introducción

 

¿Qué tiene que ver el ADN con el cáncer? El cáncer se produce cuando las células se dividen de forma descontrolada, ignorando las señales normales de "alto" hasta producir un tumor. Este mal comportamiento es causado por mutaciones acumuladas, cambios permanentes en la secuencia del ADN de las células. 

 

Todo el tiempo ocurren errores de replicación y daños al ADN en las células de nuestro cuerpo. Sin embargo, en la mayoría de los casos no causan cáncer, ni siquiera mutaciones. Eso es porque suelen detectarse y repararse por mecanismos de corrección y reparación del ADN. Si por el contrario, el daño no se puede reparar, la célula experimentará muerte celular programada (apoptosis) para evitar heredar el ADN defectuoso.

 

Las mutaciones ocurren y se heredan a células hijas solo cuando estos mecanismos fallan. A su vez, el cáncer solo se desarrolla al acumularse multiples mutaciones en genes relacionados con la división en una misma célula.

 

Veremos más de cerca los mecanismos que utilizan las células para corregir los errores de la replicación y reparar daños al ADN, como:

• La revisión, que corrige errores durante la replicación del ADN.
   
• La reparación de mal apareamiento, que arregla bases mal emparejadas justo después de la replicación del ADN.
   
• Las vías de reparación de daño al ADN, que detectan y corrigen daños durante todo el ciclo celular.
   

Revisión

 

Las ADN polimerasas son las enzimas que forman el ADN en las células. Durante la replicación (copiado) del ADN, la mayoría de las ADN polimerasas pueden "revisar su trabajo" con cada base que añaden. Este proceso se llama revisión. Si la polimerasa detecta que ha agregado un nucleótido equivocado (apareado incorrectamente), lo quita y reemplaza enseguida, antes de continuar con la síntesis de ADN.

 

Reparación de mal apareamiento

 

Muchos errores se corrigen con la revisión, pero algunos se escapan. La reparación de mal apareamiento sucede justo después de que se ha hecho ADN nuevo, y su función es eliminar y reemplazar las bases mal apareadas (las que no se arreglaron durante la revisión). La reparación de mal apareamiento también puede detectar y corregir pequeñas inserciones y deleciones que suceden cuando las polimerasas "se resbalan" y pierden su lugar sobre el molde.

 

¿Cómo funciona la reparación de mal apareamiento? Primero, un complejo proteico (grupo de proteínas) reconoce y se une a la base mal apareada. Un segundo complejo corta el ADN cerca de la pareja errónea y otras enzimas cortan el nucleótido incorrecto junto con un segmento de ADN circundante. Luego, una ADN polimerasa reemplaza la sección faltante con los nucleótidos correctos y una enzima llamada ADN ligasa sella el espacio.

 

Quizás te preguntes cómo es que las proteínas que participan en la reparación del ADN saben "qué está bien" durante la reparación de mal apareamiento. Es decir, cuando dos bases están mal apareadas (como G y T en el dibujo anterior), cuál de las dos se debe eliminar y reemplazar?

 

En bacterias, las cadenas de ADN originales y recién hechas se pueden diferenciar por una característica llamada estado de metilación. Una cadena de ADN antigua tiene grupos metilo ($-\text {CH} _3$) en algunas de sus bases, mientras que una cadena de ADN recién hecha todavía no habrá recibido su grupo metilo.

 

En eucariontes, los procesos que permiten identificar la cadena original en la reparación de mal apareamiento usan el reconocimiento de mellas (rupturas en las cadenas sencillas) presentes solo en el ADN recién sintetizado.

 

Mecanismos de reparación de daños al ADN

 

En casi cualquier punto en la vida de una célula le pueden ocurrir cosas malas al ADN, no solo durante la replicación. De hecho, tu ADN se daña todo el tiempo por factores externos como la luz UV, productos químicos y los rayos X, sin mencionar las reacciones químicas espontáneas que suceden incluso sin ofensas ambientales.

start superscript, 4, end superscript

Afortunadamente, tus células tienen mecanismos de reparación para detectar y corregir muchos tipos de daño al ADN. Los procesos de reparación que ayudan a arreglar el ADN dañado incluyen:

• Reversión directa: Algunas reacciones químicas que dañan el ADN pueden ser "deshechas" directamente por enzimas de la célula.
   
• Reparación por escisión: El daño a una o unas cuantas bases de ADN se suele arreglar al eliminar (escindir) y reemplazar la región dañada. En la reparación por escisión de bases, solo se quita la base dañada. En la reparación por escisión de nucleótidos, como en la reparación de mal apareamiento que vimos antes, se elimina una sección de nucleótidos.
   
• Reparación de ruptura de la doble cadena: Se utilizan dos vías principales, la unión de extremos no homólogos y la recombinación homóloga, para reparar rupturas en la doble cadena del ADN (es decir, cuando un cromosoma entero se divide en dos pedazos).