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Aunque la fidelidad del ácido desoxirribonucleico (ADN) está muy protegida, este puede resultar dañado por una serie de factores ambientales, especies reactivas de oxígeno y errores en la replicación del ADN. La reparación del ADN es un proceso continuo en el que la célula corrige los daños. La célula tiene múltiples mecanismos que puede utilizar para reparar el ADN. Durante la replicación, la célula dispone de una maquinaria de revisión dentro de la propia ADN polimerasa. Para los daños de una sola cadena de ADN, la célula puede usar técnicas de reparación por escisión y fotorreparación. Para las roturas de ambas cadenas del ADN, la célula puede emplear la recombinación homóloga o la unión de extremos no homólogos. Cuando los procesos normales de reparación del ADN fallan debido a la edad, a una disfunción o a una sobrecarga del sistema, los daños en el ADN no reparados pueden provocar apoptosis, senescencia celular o tumores malignos.
Última actualización: Oct 25, 2022
El daño al ADN puede ser causado por:
La revisión de errores se realiza durante la replicación del ADN. La ADN polimerasa (el complejo enzimático que replica el ADN):
Actividad de revisión de errores de la ADN polimerasa
Imagen por Lecturio.La radiación de la luz UV hace que se formen dímeros de pirimidina (T o C) a través de enlaces covalentes entre bases adyacentes, creando un cambio conformacional (“abultamiento”) en el ADN. Estos defectos pueden repararse mediante un proceso denominado fotoreparación o fotoreactivación.
Pasos de la fotoreparación
Imagen por Lecturio.La célula dispone de 3 mecanismos principales para reparar los daños en una sola cadena de ADN:
Los 3 mecanismos siguen el mismo proceso general:
Mecanismo general de reparación de una sola cadena de ADN
Imagen por Lecturio.En la reparación por escisión de bases, se extirpa una única base dañada y se sustituye.
En general, los daños en dos cadenas de ADN son más difíciles de reparar porque no hay una cadena molde con la que trabajar. Los dos mecanismos principales para fijar las roturas de dos cadenas de ADN son la recombinación homóloga y la unión de extremos no homólogos.
En la recombinación homóloga, la cromátida hermana casi idéntica o el cromosoma homólogo se utiliza como plantilla:
Modelos de recombinación homóloga:
Las roturas de doble cadena pueden repararse mediante la maquinaria de recombinación homóloga de diversas maneras. Los extremos del ADN se procesan primero en colas de ADN de una sola cadena 3’. Estas colas invaden una plantilla homóloga (rojo), iniciando una nueva síntesis de ADN (línea discontinua). Se muestran 3 posibles resultados de esta invasión.
A: En la reparación canónica de la rotura de doble cadena, tanto la cadena invasora inicial como el segundo extremo capturado se unen a la plantilla homóloga y preparan la nueva síntesis de ADN, dando lugar a una doble unión Holliday que puede ser resuelta por las nucleasas en un producto cruzado o no cruzado (se muestra el producto no cruzado).
B: Alternativamente, después de que la cola de ADN de una sola cadena invada la plantilla homóloga, se prepara una ronda de síntesis de ADN a partir del extremo 3′ (línea roja discontinua). El alineamiento de la cadena dependiente de la síntesis se produce cuando la cadena invasora, junto con el segmento recién sintetizado, es desenrollada por una helicasa y es alineada con el otro extremo resecado.
C: En la replicación inducida por rotura, 1 extremo de la rotura de doble cadena se pierde y el extremo restante invade la plantilla homóloga, iniciando la síntesis de ADN hasta el final del cromosoma.
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