UNIDAD V: Bases moleculares de la herencia

Replicación, reparación y recombinación del

ADN
 Mantenimiento de las secuencias de ADN

• Para mantener el orden celular, el proceso de replicación del DNA

debe ser preciso y conducir a dos células hijas genéticamente
idénticas.
• El mecanismo de replicación es semiconservativo
➢ Requiere la separación de ambas cadenas de
ADN parentales (exposición de donores y
aceptores de uniones H).
➢ Cada hebra parental sirve de molde para la síntesis
de la cadena hija por acción de una enzima ADN
Polimerasa.
 Sentido de síntesis de la ADN
Polimerasa: 5’→ 3’

La liberación de pirofosfato y su posterior

hidrólisis en dos Pi provocan que la reacción
sea energéticamente favorable (exergónica).

Figure 5-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Modelo de la DNA polimerasa

• Se asemeja a una mano que alterna entre diferentes

cambios conformacionales para catalizar la reacción de
adición del nucleótido.

• En procariotas: 2 DNA polimerasas (DNA Pol I y DNA Pol

III en Escherichia coli).
• En eucariotas: al menos 11 DNA polimerasas diferentes
Figure 5-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 Burbujas y tenedores de replicación

• La zona de DNA en activa replicación (burbuja de

replicación) se mueve progresivamente a lo largo de la
doble hebra abriéndola y permitiendo el ensamblaje de un
complejo multienzimático que contiene la DNA Polimerasa.

• Así se generan zonas en

forma de “Y” dentro de la
burbuja y se las llama
tenedor u horquilla de
replicación.

Figure 5-6 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 La replicación del DNA es asimétrica en estos tenedores:
• Este inconveniente se debe al sentido de síntesis de las DNA
polimerasas (5’ – 3’).

• ¿Cómo lo soluciona la célula?

>>> Sintetiza el DNA en sentido 5’-3’ pero en bloques de 1000-
2000 (bacterias) o 100-200 (eucariotas) nucleótidos de largo
(fragmentos de Okazaki).
>>> Cadenas hijas: continua y retrasada

Figure 5-7 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Otras enzimas del complejo de replicación:

DNA helicasas:

• En condiciones fisiológicas la
doble hélice de DNA es muy
estable, para mantenerla abierta
se requieren condiciones extre-
mas de temperatura.

• ¿Cómo se mantiene en forma

de DNA simple cadena?
>>> DNA helicasas: proteínas
hexaméricas que utilizan la
hidrólisis de ATP para abrir la
doble hélice en ambos sentidos
(ambos tenedores).
Figure 5-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 Proteínas de unión a DNA de cadena simple:

• Ayudan a sostener la hebra simple de DNA que se genera

luego de que la DNA helicasa abre la doble hélice (evita la
formación de hairpins por apareamiento intracatenario).

• Se unen al DNA en forma cooperativa sin cubrir las bases

para que la DNA polimerasa puede sintetizar las cadenas hijas.

Figure 5-16 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 DNA primasa:

• La DNA Pol no puede añadir

nucleótidos de DNA de novo,
sino que necesita un OH libre en
el extremo 3’ de una cadena
previa para hacerlo.

• La DNA primasa sintetiza

primers o cebadores de RNA a
partir de los cuales la DNA Pol
puede extender y sintetizar las
nuevas cadenas de DNA.

• Los cebadores u oligonucleótidos

son cadenas cortas de ácidos
nucleicos (ADN/ARN) simple
hebra.
Figure 5-11 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 • RNAsa H: cliva y degrada un fragmento de
RNA que forma parte de un híbrido RNA/DNA.
• En la replicación del ADN, degrada los
nucleótidos de los cebadores de ARN que
coloca la primasa.
• Luego, una DNA Polimerasa rellena el sitio
del cebador con nucleótidos de ADN.

Figure 5-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 DNA ligasa: enzima que une fragmentos de DNA entre sí

• La enzima une los fragmentos de Okazaki entre sí en la

cadena retrasada y los reemplazos de los cebadores con
los nuevos fragmentos de ADN en la cadena continua.
• La enzima utiliza la hidrólisis del ATP (proceso
energéticamente favorable) para sellar la unión fosfodiéster.
• La diferencia entre el ATP que se utiliza como moneda
energética y el nucleótido de ADN es el azúcar: ribosa en la
moneda energética y desoxirribosa en el monómero.

Figure 5-13 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Proteínas accesorias: Abrazadera deslizante y cargador de la abrazadera

• Abrazadera deslizante: mantiene la DNA polimerasa

firmemente unida al DNA a medida que se mueve en el
tenedor y la libera cuando se encuentra con una doble
hebra.

• Cargador de la abrazadera: complejo de 5 proteínas que

mantiene la abrazadera unida al DNA en la unión del
primer a la hebra molde y cuando llega al extremo 3’ del
primer por hidrólisis de ATP se libera.

• En la cadena lider la DNA Pol y la abrazadera se mantienen

fuertemente unidas por largos periodos de tiempo.

• En la cadena retrasada se disocian al finalizar cada

fragmento de Okazaki.

Figure 5-18a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Maquinaria de replicación en el
tenedor

• El loop de DNA en la cadena

retrasada permite que el
complejo funcione de manera
coordinada (estacionario)

Figure 5-19a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 El proceso de replicación genera superenrollamientos en la
doble hebra de DNA

• A medida que se abre el tenedor de

replicación, sería necesario que el
cromosoma fuera rotando para
no generar enrollamientos de
DNA, lo cual requeriría grandes
cantidades de energía.

>>> DNA topoisomerasas: son

enzimas nucleasas que se
adhieren covalentemente al
esqueleto de azúcar-P rompiendo
los enlaces fosfodiéster para
eliminar la tensión y luego
vuelven a sellar el corte.

Figure 5-21 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 • Topoisomerasa I: rompe el enlace
fosfodiéster de sólo una de las dos
cadenas a la que se une
covalentemente y almacena la
energía liberada por la ruptura del
enlace para luego sellar la cadena
nuevamente.

• Su capacidad de resellar la unión

fosfodiéster es utilizada como
herramienta en ingeniería gené-
tica en reemplazo de la ADN
ligasa.

Figure 5-22 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Topoisomerasa II:

• Se une covalentemente a ambas cadenas de DNA y produce

un doble corte en una molecula de ADN en sitios donde dos
doble hélices se cruzan entre sí.
• Consisten en dímeros de proteínas que se dimerizan por la
unión de ATP a los dominios ATPasa.

Figure 5-23 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 • Las Topoisomerasas II requieren
hidrólisis de ATP para producir el
doble corte en una hélice, favorecer
el pasaje de la otra a través del doble
nick y resellar los cortes.

• Son especialmente activas en

células en proliferación (blanco de
terapias anticancerígenas).

Replicación:
https://www.youtube.com/watch?v=tDJcY
jO99OM

Figure 5-24 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 ¿Dónde comienza la síntesis de DNA?

• En sitios llamados orígenes de

replicación.

• Son regiones de DNA ricas en pares A-

T con secuencias específicas que
atraen proteínas iniciadoras.

Burbuja de
replicación

Figure 5-25 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Cromosomas bacterianos:

• E. coli: cromosoma circular – 4,6 x 106

nucleótidos

• Tienen un solo origen de replicación.

• Velocidad de replicación de cada

tenedor: 500-1000 nucl/seg.
>>> 40 minutos en duplicar el genoma.

Figure 5-26 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Inicio de la replicación de DNA en bacterias

Figure 5-27 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Los cromosomas eucarióticos tienen múltiples orígenes de replicación

• Se estima que la tasa de

replicación en cada tenedor es de
50 nuc/seg. (0,02 seg/nuc >>> más
lenta que procariotas)
• Cromosoma humano promedio:
150 millones de pb. Se
necesitarían 800 hs para replicarlo
si existiera un solo origen.

• Los orígenes de replicación

tienden a activarse en clusters de
20-80 (unidades de replicación).
• Dentro de una unidad de replicación
los orígenes se distancian a
intervalos de 30.000-250.000 pb.
• Los orígenes forman burbujas de
replicación que se extienden
hasta chocar con otras o alcanzar
el extremo del cromosoma.
Figure 5-29 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 Secuencias de DNA que componen un origen de replicación

• Fue determinado en S. cerevisiae. Componentes:

1. Sitio de unión para el ORC (Complejo de reconocimiento

del origen, complejo multiproteico iniciador).
2. Tramo de DNA rico en A y T (fácil de desnaturalizar).
3. Al menos un sitio de unión para proteínas que ayuden a
atraer el ORC a su sitio de unión.

• Con tantos orígenes de replicación ¿como regula la célula

que todo el DNA se copie una única vez por ciclo celular?
Figure 5-35 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
La duplicación de DNA requiere el ensamblaje de nuevos
nucleosomas detrás de cada tenedor de replicación.
• Se requieren grandes concentraciones de Histonas (aprox. igual cantidad
que de DNA duplicado).
• Sólo se sintetizan en la fase S pero permanecen durante todo el ciclo
celular.
• Se requieren CRC para desestabilizar la unión entre DNA e histonas para
que pueda avanzar cada tenedor de replicación:
➢ El octámero de histonas se
fragmenta en un tetrámero H3-H4
que permanece unido al DNA y en dos
dímeros H2A-H2B que se disocian
del DNA.
➢ Los tetrámeros H3-H4 parentales se
distribuyen al azar entre ambas
moléculas hijas y nuevos tetrámeros
son añadidos para completar los
espacios.
➢ Los dímeros H2A-H2B parentales y
los nuevos se distribuyen al azar
entre ambas moléculas hijas.
 La replicación del DNA asegura la herencia de los patrones de
histona modificados
• Dado que los tetrámeros H3-H4 pueden ser susceptibles de
modificaciones químicas y que estos son heredados al azar por las
moléculas hijas, cada cromosoma hijo recibe parte del patrón
de modificación de histonas parental.
• El mismo se restablece por complejos de escritura-lectura que
reconocen el mismo tipo de modificación que crearon.

Figure 5-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

¿Qué sucede con los extremos de los cromosomas
eucarióticos lineales?
 ¿Cómo solucionan los eucariotas el problema de replicación
de los extremos?
• Los cromosomas eucarióticos contienen secuencias especializadas en
sus extremos llamadas telómeros que consisten en pequeñas
secuencias repetidas en tándem ricas en G (aprox. 1000 veces por
cada telómero).
• Estas secuencias son reconoci-
das por proteínas específicas
que atraen a una enzima
llamada Telomerasa (complejo
de RNA-proteína) que tiene la
función de completar la
replicación en los extremos.
• Son enzimas DNA polimerasas
dependientes de RNA (como
las transcriptasas reversas pre-
sentes en los retrovirus).
• Tienen dos dominios: DNA
polimerasa y RNA.
 La telomerasa extiende
el extremo en sentido
5’-3’ por su actividad
transcriptasa reversa
usando un primer de
RNA (extensión de la
hebra parental – extremo
3’ protruyente).

Una DNA polimerasa α que contiene

una subunidad de DNA primasa
completa la cadena retrasada

https://youtu.be/hszZXlNY9Wc

Figure 5-41 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 • El mecanismo de replicación de la telomerasa
también es ayudado por una nucleasa que
degrada el extremo 5’ para dejar un extremo
3’ más protruyente.
• El extremo 3’ protruyente parece plegarse
formando un bucle en los telómeros (t-loop).
>>> Esta estructura protege los extremos
cromosomales de enzimas degradativas y los
distingue de moléculas de DNA rotas que la
célula rápidamente repara.

No todas las células de un organismo tienen actividad telomerasa:

• Las células somáticas humanas no contienen enzima telomerasa activa,

pero han sido dotadas con grandes secuencias teloméricas repetitivas que
se van acortando con sucesivos ciclos de duplicación genética (100-200
nuc) generando cromosomas defectuosos afectando a la vida celular.

• Células madre en tejidos con alta proliferación celular (MO y piel) y

células sexuales mantienen altos niveles de telomerasa.

Figure 5-42 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 REPARACIÓN Y RECOMBINACIÓN DEL ADN
• El DNA puede ser susceptible a errores durante la
replicación o daños ambientales (errores en la
replicación no corregidos, espontáneos, por calor,
accidentes metabólicos (sustancias reactivas del O2),
radiaciones y sustancias químicas del ambiente).

• Mecanismos de vigilancia y reparación de daños que ayudan a mantener la

fidelidad de la información genética.

• Aquellos cambios en el DNA que la célula no puede subsanar se mantienen en el

tiempo en el genoma si resultan favorables para la misma y se llaman
mutaciones y pueden ser responsables de enfermedades.
 La tasa de mutación durante el proceso de replicación es extremadamente
lenta:
➢ En bacterias, un gen codificante puede acumular una mutación una vez cada
106 generaciones celulares.
➢ En C. elegans y humanos (eucariotas), se produce una mutación por cada
109 nucleótidos por división celular.

• Es importante mantener baja la tasa de mutación en células germinales

(preservar la especie) y en células somáticas (cáncer - para preservar al
individuo).

Figure 5-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Cambios en las bases del DNA

Si bien las bases del DNA son moléculas altamente estables pueden
experimentar cambios espontáneos en su estructura que serán reconocidos
por los mecanismos de reparación.

Flechas violetas: oxidaciones

Flechas azules: hidrólisis
Flechas verdes: metilaciones

Otros cambios espontáneos:

depurinación y desaminación
• Depurinación: pérdida de
bases (G y A) en los
nucleótidos (5000 bases
diarias/célula en el DNA
humano).
• Desaminación: puede
producir cambios de bases
(100 diarias/célula).
Figure 5-44 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 • Desaminaciones de las bases
nucleotídicas generan bases “no
naturales” fácilmente reconocibles
por los mecanismos de
reparación.

• Aproximadamente un 3% de las C en
el DNA de vertebrados se
encuentran metiladas y participan
de mecanismos de control génico.
• Su desaminación accidental las
transforma en T ocasionando malos
apareamientos con G (mismatches)
y provocando la remoción de T por
los mecanismos de reparación.
Figure 5-50a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 Formación de dímeros de bases

• La exposición a radiación UV
produce enlaces covalentes
entre dos bases pirimidínicas
adyacentes (Ej: dímeros de
Timina) que pueden ocasionar
malos apareamientos y torsio-
nes en la doble hélice reco-
nocidos por los mecanismos de
reparacíón.

Figure 5-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 • Los cambios espontáneos del DNA que no son reparados
pueden llevar a deleciones o sustituciones de bases que se
transmiten a la herencia.

• Beneficio de la estructura del DNA: contiene dos copias

separadas! Cuando una sufre una mutación, la complementaria
contiene la información intacta para repararla.
Figure 5-47 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Existen diferentes mecanismos de reparación del DNA:

1. Mecanismo de reparación de la DNA Polimerasa por

proofreading.
2. Mecanismo de reparación por mismatch.
3. Mecanismo por escisión de bases (a) y por escisión
de nucleótidos (b).
Ambos implican:
➢Cortar el sitio dañado
➢Rellenar el hueco utilizando la hebra
complementaria como molde (DNA Pol.)
➢Sellar la unión (DNA ligasa)
Ambos difieren en el tamaño de la lesión.
La propia ADN Polimerasa puede llevar a cabo un mecanismo
de corrección para mantener la alta fidelidad de secuencia
durante la replicación del DNA y corregir las fallas propias del
proceso.
• Fallas:
➢ Se pueden formar 2 uniones H entre G y T adyacentes con
cambios geométricos de la hélice
➢ Tautómeros de las 4 bases pueden formarse de manera
transiente y aparearse, en algunos casos, sin cambios
geométricos en la hélice (Ej.: Tautómeros de C aparean con
A).
• Para evitar que estos cambios
permanezcan y generen muta-
ciones existe el mecanismo de
proofreading o corrección de
prueba.
 1. Mecanismo de proofreading de la ADN Polimerasa
Dos puntos de chequeo:
• Antes de adherir el nuevo nucleótido a la cadena naciente: la enzima
tiene mayor afinidad por el nucleótido correcto que por el
incorrecto. Además, antes de catalizar el enlace, la enzima chequea
que esté unido el correcto (el cambio conformacional se da más rápido
con el correcto nucléotido apareado).
• Después de adherir el nuevo nucleótido por error: actividad
exonucleasa 3’-5’ en otro dominio o subunidad de la enzima diferente
al de polimerización (sitio de edición)
>>> remueve el nucleótido incorrecto
 • Para que la DNA Polimerasa pueda
adherir un nuevo nucleótido requiere un
OH libre en el extremo 3’ de un par de
nucleótidos correctamente apareados.

• En caso de que no estén correcta-

mente apareados, por ejemplo ante una
tautomerización espontánea, la enzima
no puede polimerizar y a través de su
actividad exonucleasa remueve los
nucleótidos incorrectamente aparea-
dos.

Figure 5-8 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 ¿Por qué el sentido de síntesis de la enzima DNA Pol es 5’-3’?

• Por la existencia del meca-

nismo de proofreading que
asegura la alta fidelidad de
replicación.

• Si la síntesis fuera en el
sentido contrario (3’-5’), este
mecanismo dejaría en el
extremo 5’ un grupo P que no
permitiría el desarrollo de la
reacción energéticamente
favorable.

Figure 5-10 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 2. Mecanismo de reparación por mismatch dirigido por
cadena

• Repara mismatches ocasionados

por la incorporación de nucleótidos
incorrectos que no fueron detec-
tados por el sistema proofreading
de la DNA Pol.

• Detecta posibles distorsiones de la

doble hélice por apareamientos
incorrectos (MutS).

• Deficiencia en alguna de estas

proteínas puede ocasionar cáncer.

Figure 5-20a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 3. a) Mecanismo de reparación
por escisión de bases
• Repara bases modificadas: A y C
desaminadas, bases con radicales
alquilos, oxidadas, roturas de anillos,
reducciones de dobles enlaces.

• Participan diferentes DNA glicosilasas

que reconocen y remueven dichas
bases que otras enzimas exponen
mediante un mecanismo de “flip-flop”.

Figure 5-48a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 3. b) Mecanismo de reparación
por escisión de nucleótidos

• Repara daños más voluminosos

como dímeros de pirimidinas (TT,
CT, CC) o enlaces covalentes del
DNA con hidrocarburos grandes
(benzopireno, carcinógeno).

• Un complejo multienzimático
busca distorsiones en la doble
hélice y cliva el DNA a ambos
lados de la lesión (cadena
simple).

Figure 5-48b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Otros tipos de daños en el DNA:

• Además de los malos apareamientos o la formación de

enlaces covalentes entre bases o con otras sustancias,
el DNA puede sufrir otro tipo de daño como un doble
corte en la molécula de DNA.

• Este daño puede llevar a la fragmentación de

cromosomas si no es reparado y a la pérdida de
genes en sucesivos ciclos de división celular.

• Existen dos mecanismos que pueden reparar este

tipo de daños:
➢ Unión de extremos no homólogos
➢ Recombinación homóloga
 Mecanismo común en células
somáticas de mamíferos. Si bien
Mecanismo que participa sólo en fases S-
causa mutaciones, gran parte del
G2 y puede utilizar la información de
DNA no codifica para proteínas.
https://www.youtube.com/watch?v=bJig secuencia de la cromátide hermana y/o no
_9Rp0Xw hermana para reparar.
Figure 5-51 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
 Función de la recombinación homóloga en la célula

• ¿Qué es?
Un proceso de intercambio genético
entre dos moléculas de DNA
homólogas (con idéntica secuencia
nucleotídica, en la cromátide hermana, o
similar, en el cromosoma homólogo).

• Roles:
➢ Reparación precisa de dobles roturas en la molécula
de DNA (provienen de radiación, químicos o tenedores de
replicación que se rompen).
➢ Intercambio de material genético entre dos
cromosomas homólogos para crear nuevas secuencias
genéticas (Meiosis).
 Reparación de un tenedor de
replicación roto por RH con la
cromátide hermana durante la
replicación

Tenedor roto

• Se requiere un extremo 3’ protruyente para

que se produzca una invasión de cadena
que facilita la síntesis de DNA para reparar
el cromosoma roto y proseguir con la
replicación.

• La RH requiere un apareamiento
extensivo que no necesita ser perfecto
pero debe ser cercano para que el proceso
suceda.

Figure 5-53 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

 Ciertas proteínas habilitan al DNA de cadena simple para que
se aparee con su región homóloga en la otra doble hélice
(invasión de cadena)
• La proteína RecA (bact) o Rad51
(eucar) se une al DNA de cadena
simple cooperativamente formando
un filamento nucleoproteico.
• Cada monómero de estas proteínas
tiene varios sitios de unión y así
puede unirse conjuntamente a la
doble hélice también.
• Así, RecA entrelaza la simple
hebra con la doble y permite el
escaneo de la zona de homología.
• Allí la hebra simple desplaza una de
las hebras de la doble hélice
formando un heteroduplex
(invasión).

Figure 5-56 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Modelos genéticos que explican el mecanismo de
recombinación genética
Existen numerosos modelos pero sobresalen dos:
• Recombinación iniciada por doble rotura de la hebra (DSB-double strand
break).
• Recombinación por síntesis dependiente de hibridación (SDSA- synthesis-
dependent annealing).
Ambos modelos requieren:
• Una exonucleasa degrade el extremo 5’
y deje un extremo 3´protruyente.
• Una vez producida la invasión de cadena
colaboran una ADN helicasa y una ADN
Polimerasa para permitir la migración
del punto de ramificación (Unión de
Holliday).
• Una ADN ligasa sella luego las uniones
fosfodiéster.
• La diferencia principal entre ambos
mecanismos radica en la cantidad de
uniones Holliday que se forman.
https://www.youtube.com/watch?v=86JCMM5kb2A
 Resolución de las “Uniones de Holliday”

• En un dado momento del proceso de RH se forma un intermediario de DNA que

contiene 2 cadenas de DNA intercambiadas entre las dos hélices llamada unión
de Holliday.
• Esta unión puede adoptar múltiples conformaciones pero un set de proteínas
especializadas facilita su isomerización y estabilización en la forma
“abierta”.
• Estas uniones son transientes en la célula y para culminar la RH requieren
“resolverse” a través de corte (endonucleasa) y ligación del DNA (DNA
ligasa).
En meiosis, según la forma en que
se resuelvan las uniones de
Holliday entre cromosomas
homólogos:
▪ Se produce crossing over
>>> generación de moléculas
recombinantes (se intercambian
las porciones cromosomales a
ambos lados de la unión)
▪ No se produce crossing over
>>> no se generan moléculas
recombinantes (sólo se inter-
cambia una pequeña porción
intermedia).
Si los alelos son diferentes en
esta porción intermedia >>>
conversión génica
 Conversión génica

• Cuando las secuencias (alelo) paterna y

materna entrecruzadas son diferentes
(hetorocigota), las porciones heteroduplex
pueden tolerar pequeñas cantidades de
malos apareamientos de bases
(mismatches).

• Sin embargo el mecanismo de reparación

puede corregirlo pero causa la escisión del
alelo paterno o materno (no puede distinguir)
generando una copia extra de alguno de
los dos y la pérdida del otro (conversión
de un alelo en otro).

En meiosis la resolución de múltiples

eventos de recombinación en cada par
homólogo puede llevar a crossing over
y/o conversión génica.

>>> Alta regulación de la RH para evitar

estos cambios!!!

Figure 5-66 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Existen otros mecanismos de recombinación que, en lugar de reparar daños
en el DNA, pueden alterar el orden de los genes en los cromosomas y
causar algunos tipos de mutaciones poco corrientes que añaden nueva
información a los genomas:
➢ Recombinación transposicional
➢ Recombinación conservativa específica de sitio
• Implican la movilización de segmentos especializados de DNA, llamados
elementos genéticos móviles (“genes saltarines”), de una posición del
genoma a otra.
• Cada segmento, a menudo, codifica una o algunas enzimas
especializadas que catalizan el desplazamiento de ese elemento.
• Con el tiempo, las mutaciones aleatorias han alterado las secuencias
de estos elementos y, como resultado, sólo algunas copias de estos
elementos en nuestro DNA todavía son activas y capaces de
desplazarse. El resto son fósiles moleculares.
• Beneficios de los elementos activos:
➢ Resistencia a antibióticos en las bacterias (transposones con
regiones codificantes de enzimas que inactivan ATBs).
➢ Introducción de variantes genéticas ventajosas en el genoma
hospedador.
➢Recombinación transposicional
➢Recombinación conservativa específica de sitio
• Puede llevar a la integración, escisión o
inversión de una porción de DNA.

• Requiere la presencia de secuencias

específicas en los extremos de ambas
moléculas de DNA, dadora y receptora,
que serán reconocidas por la
recombinasa específica (cortan y unen
dos dobles hélices).
Ej.: infección del fago lambda en bacterias
E. coli
 Tipos de mutaciones de secuencia
Las mutaciones de ADN se pueden agrupar en dos categorías:
• La/s base/s se modifican a otras bases (mutaciones de sustitución):
➢Mutaciones de transición: cambio de una base purínica a una base purínica
diferente, y lo mismo para pirimidínicas (Ej.: A-T>>G-C). Son más comunes.
➢Mutaciones de transversión: cambio de una base purínica a una base
pirimidínica y viceversa (Ej.: A-T>>C-G).
• La/s base/s se insertan o eliminan de la secuencia (mutaciones de inserción
o deleción).

Cuando la alteración involucra a un

solo par de bases se conoce como
mutación puntual.
Dichos cambios de nucleótidos únicos pueden dar como resultado diversas
alteraciones en la secuencia de aminoácidos de la proteína traducida:
➢ Mutación de cambio de sentido: el codón se modifica y el aminoácido codificado
cambia (Ej.: TCA que codifica serina se cambia a TTA que codifica leucina).
➢ Mutación sin sentido: el codón se modifica a un codón stop (Ej.: TCA que codifica
serina se cambia al codón stop TAA) >>> se trunca la proteína.
➢ Mutación silenciosa: el codón se modifica pero el aminoácido codificado no (Ej.:
TCA y TCG, ambos codifican serina).

Entre las mutaciones de cambio de sentido:

➢ Mutación neutral o conservativa: un aa es reemplazado por otro de propiedades
químicas muy similares, en cuyo caso, la proteína todavía puede funcionar.
➢ Mutaciones no conservativas: dan como resultado un cambio de aa que tiene
propiedades diferentes al aa normal, entonces la proteína puede perder su función.
La inserción o deleción de uno o varios
pares de bases en la secuencia
codificante de un gen puede causar
consecuencias aún más dramáticas
en el polipéptido codificado:
>>> mutación con desplazamientos en
el marco de lectura (el código de
aminoácidos de la proteína se altera
radicalmente después del sitio de la
mutación).

Sólo la inserción o deleción de bases

en múltiplos de 3 mantendrá la
secuencia de aa original con la
adición de nuevos aminoácidos o la
falta de los originales.
Procesos que originan mutaciones cuando no son reparados:

Sustituciones de bases:
a) Tautomerización.
b) Desaminación/Depurinación.
c) Análogos de bases.
d) Dímeros de Pirimidinas (generan transversiones o transiciones).

Adiciones o deleciones:
a) Lazos en la hebra molde: impiden que la ADN polimerasa incorpore el nucleótido con la
base complementaria correcta; como consecuencia de este error, se produce una
deleción (de tantos nucleótidos como estén incluidos en el lazo).

b) Lazos en la hebra nueva: darán origen

a una adición (de tantos nucleótidos
como estén incluidos en el lazo).
c) Mutágenos químicos: actúan
intercalándose entre la molécula de
ADN, distorsionando así la estructura
tridimensional de la hélice y
provocando la adición o la deleción
de un nucleótido (bromuro de etidio o
naranja de acridina, colorantes que se
utilizan para teñir moléculas de ADN).