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Reparación del ADN

Si ha venido siguiendo el hilo del tema de la Biología en este portal sabrá que son variados los errores que pueden producirse en los procesos biológicos que replican el ADN, y que además existen un gran número de otros agentes que pueden dañarlo, por ello, no es de extrañar que la evolución haya dotado a las células con mecanismos para reparar el ADN dada su importancia en la conservación de la información hereditaria.

Los mecanismos de reparación se pueden dividir en cuatro categorías generales:

1.- Mecanismos de reparación de pareado incorrecto en la doble hélice del ADN durante de la réplica.

2.- Mecanismos de reparación de daños específicos.

3.- Mecanismos de reparación de daños no específicos.

4.- Reparaciones post-réplica.

Reparación de pareado incorrecto

Este sistema provee a la célula de un método para arreglar errores en el ADN durante su réplica y ha sido encontrado en la mayoría de los organismos. La ADN polimerasa, las enzima principal que actúa en la réplica del ADN, está dotada de modos de corrección de su trabajo, pero aun así puede cometer errores a la hora de la síntesis de las nuevas hebras complementarias de nucleótidos. Entre estos errores está la inclusión de nucleótidos mal pareados (no complementarios) entre uno y otro cordón de la doble hélice. Para corregir estos errores está el llamado sistema de corrección de pareado incorrecto, el que usa una estrategia ingeniosa. La estrategia, en esencia, consiste en colocar una "marca" que difícilmente muta en el cordón original o cordón paterno para luego de la réplica poder distinguirlo con seguridad en el nuevo ADN. Sabiendo cual es el cordón original en el ADN, el que contiene la información sin mutaciones, un grupo de enzimas puede "revisar" la doble hélice de ADN para detectar distorsiones en la estructura debido a bases mal pareadas y hacer las correcciones pertinentes en el cordón hijo usando el cordón "marcado" como plantilla segura para insertar las bases complementarias apropiadas.

Reparación de daños específicos

De los varios sistemas de reparación de daños específicos que tienen las células describiremos dos.

1.- Sistema fotoreparador UV : que corrige los daños causados por las radiaciones ultravioletas (UV). La energía de los rayos ultravioletas se absorbe por la timina, lo que causa que se formen enlaces ciclobutano entre las timinas adyacentes. Estos dímeros (dos timinas enlazadas) no pueden replicarse y por ello su formación conduce a mutaciones. El daño se repara por una enzima que absorbe un fotón de la luz visible y usa esta energía para romper el enlace ciclobutano.

2.- Sistema de reparación de la aparición de uracilo en lugar de timina: este sistema sirve para resolver el problema creado en cualquier instancia cuando se ha usado por error uracilo (un nucleótido del ARN) en el sitio del ADN donde debe aparecer timina. La enzima uracilo N glucosilasa escinde el grupo lateral uracilo de la base del nucleótido sin perturbar la cadena de ADN. En el lugar de la escisión queda un sitio apirimidínico (AP)? con un nucleótido que no tiene base alguna adjunta. Una nucleasa específica reconoce el sitio AP y retira el nucleótido truncado. La brecha dejada por el nucleótido retirado se restaura por una polimerasa reparadora.

Reparación de daños no específicos

Conocido con el nombre reparación por escisión o extirpación es un sistema no específico que puede solucionar diferentes daños al ADN y en apretada síntesis resulta ser:

1.- La región dañada del ADN se reconoce y se extirpa.

2.- La polimerasa reparadora rellena el espacio resultante de la eliminación sintetizando allí un nuevo segmento de ADN.

Como en general este método de reparación responde solo a la distorsión de la doble hélice causado por bases alteradas, puede resolver muchos problemas diferentes de daños en el ADN, devolviendo a la hélice su estado natural una vez retiradas las bases dañadas.

Reparación post-réplica

De todos, este es el único método de reparación que puede manipular la rotura de la doble hélice de ADN. Este sistema necesita, para hacer la reparación, una segunda copia completa de ADN con la misma secuencia de nucleótidos que el ADN dañado. En los organismos procariotas, que presentan solo una molécula de ADN sin copias, este tipo de reparación está restringido al tiempo de réplica del ADN, por lo que la reparación post-réplica en los procariotas solo es posible durante la división celular. Por su parte, los eucariotas pueden llevar a cabo este tipo de reparación durante la profase de la meiosis I cuando los dos cromosomas están pareados en íntimo contacto. Varias de las enzimas vinculadas a la recombinación genética que sucede durante la meiosis participan en este proceso de reparación conocido como reparación recombinacional.



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