Control del Ciclo Celular y

Reparacin del ADN

Depto. Biofsica

Facultad de Medicina

ESFUNO ESCUELAS, UTI BCyT 2015

http://genome-www.stanford.edu/Saccharomyces/images/fkh1delete.GIF

La transicin de una fase del ciclo a la siguiente requiere que

se completen una serie de eventos:

bioqumicos

morfolgicos y

genticos

Son genes que controlan la induccin y activacin de

complejos ciclina-cdk.

Control del Ciclo Celular

A travs de la citometra de flujo se puede estudiar la

respuesta a diversos agentes en poblaciones celulares

normales y mutantes.

Las clulas tumorales descienden de un ancestro comn por

el inicio indebido de un programa de divisin celular.

La transformacin maligna de una clula acontece por

acumulacin de mutaciones en genes especficos agrupados

en 2 familias:

Protooncogenes: dirigen la produccin de protenas

como ciclinas y factores de crecimiento, que estimulan la

proliferacin celular. Cuando mutan se transforman en

oncogenes, orquestando la multiplicacin anrquica de

las clulas.

Supresores tumorales: que en el organismo sano

controlan la proliferacin celular.

Cuando no estn presentes o se encuentran inactivos por

mutaciones, las clulas dejan de crecer normalmente y

adquieren propiedades proliferativas anormales.

Los supresores tumorales frenan la progresin del ciclo en

forma reversible o irreversible, a travs de la inhibicin directa

o indirecta de los complejos ciclina-cdk.

Gen p53 (control G1/S): desempea un papel importante en

apoptosis y control del ciclo celular. Su mutante luego de

irradiada no detiene su progresin en el ciclo (mutacin,

amplificacin gnica y transformacin maligna).

Una vez activado p53:

o bien podr inducir un

paro en el cc para

permitir la reparacin

o inducir apoptosis

para eliminar el dao

en la clula.

Sndrome de Li-Fraumeni: los individuos con este sndrome

tienen un mayor riesgo para desarrollar cnceres primarios

mltiples, donde un 50% de los pacientes muestran una

mutacin del genTP53.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:P53_pathways.jpg

Las lesiones producidas en el ADN por distintos agentes

pueden repararse con cierta probabilidad, dependiendo de

factores:

genticos

metablicos

ambientales

Involucran sistemas enzimticos y se encuentran presentes

desde virus hasta mamferos, incluso clulas tumorales.

Importancia de la reparacin:

estabilidad del genoma

mutagnesis biodiversidad

envejecimiento (acumulacin de errores)

transformacin maligna

muerte celular

Mecanismos simples de reparacin (reversin directa del

dao). Dentro de este se encuentra:

Reparacin por foto-reactivacin.

Reparacin de bases alquiladas.

Mecanismos complejos de reparacin:

Reparacin escisional (de nucletido, de base, de base

mal apareadas).

Reparacin recombinacional.

Reparacin post-replicativa.

Reparacin del ADN

Reparacin por Foto-reactivacin

Repara dmeros de bases

producidos por UV, a

travs de la absorcin de luz

visible para romper los

enlaces covalentes.

Las enzimas asociadas son

fotoliasas que reconocen la

lesin.

Conservada en la escala

biolgica desde virus a

mamferos (no presente en

humanos).

Reparacin de Bases Alquiladas

La metilacin de la guanina, cuyo producto O6-metilguanina,

forma pares de bases complementarias con la timina, en lugar

de citosina.

La reparacin se lleva a cabo por una enzima suicida.

Repara lesiones producidas por

radiacin UV, roturas simples

y de doble cadena.

Implica:

Reconocimiento y

demarcacin de la lesin

Separacin del segmento

marcado

Corte del segmento

Sntesis de nueva porcin

por polimerasas

Unin a la cadena por

ligasas

Escisin de Nucletido

En humanos, el trastorno conocido como Xeroderma

pigmentosum se caracteriza por la incapacidad de reparar los

dmeros de timina producto de la exposicin a UV.

Mutacin autosmica

recesiva.

Se caracteriza por:

Hipersensibilidad a

radiaciones UV.

Alta incidencia de

cncer de piel.

El Sndrome de Cockayne puede servir como elemento de

conexin entre dos modelos actuales que explican el

envejecimiento:

deficiencia en la reparacin (con baja probabilidad de error)

acumulacin de lesiones por radicales libres (principalmente en

genoma e interfases: membranas mitocondrial y nuclear).

El reconocimiento de los desapareamientos se basa en la

distorsin de la doble hlice.

Se reconoce la hebra recin sintetizada y se elimina la base mal

apareada.

Reparacin de Bases Mal Apareadas

Involucrada en la reparacin de roturas dobles de cadena

(DSBs) en el ADN producidas por radiaciones ionizantes y

radiomimticos.

El modelo actual implica el reconocimiento de las DSBs por

complejo enzimtico ATP-dependiente, catalizando el

intercambio entre secuencias homlogas.

En las clulas eucariotas es necesaria la presencia de las

protenas Ku que permiten el intercambio con secuencias no

homlogas (lo que llevara a la mutacin).

Reparacin Recombinacional

Reconoce errores en la hebra de ADN recientemente

sintetizada y sin metilar.

En procariotas este tipo de reparacin se llama respuesta

SOS y se pone en marcha para resolver un dao tan grave

que la muerte celular es la nica alternativa.

Replicacin Post-replicativa

Entre los ms importantes a nivel poblacional:

Anlisis de sobrevida y rendimiento mutagnico en funcin

de la dosis

Distintos tipos de lesiones pueden detectarse con

electroforesis de distintos tipos y cromatografa

Mtodos de Estudio de Reparacin

EPR: reparacin con error, EFR: reparacin sin error. Los

signos (-) indican deficiencias de reparacin (mutantes).

La comparacin de cepas salvajes con mutantes sensibles

a nivel de sobrevida y mutagnesis permite sacar

conclusiones sobre:

los sistemas de reparacin involucrados y su magnitud

as como de las relaciones entre vas de reparacin

La tcnica de electroforesis por campos pulsados

transversales y alternados (TAFE) permite detectar dobles

roturas de cadena en el ADN.

se hace migrar el ADN de

clulas tratadas y no tratadas

sobre una matriz en respuesta a

un campo elctrico

el nmero de DSBs depender

de la relacin entre los picos

(tratados vs controles)

asumiendo la distribucin de

Poisson).

Densitogramas de ADN y corrida correspondiente, t = 0h.

control (wt, mutantes)

wt +[BLM] = 0.5 g/ml

chk1/chk1 +[BLM] = 0.5 g/ml

rad17/rad17 +[BLM] = 0.5 g/ml

1. Cules es la funcin de los supresores tumorales?

2. Cmo incide la mutacin de p53 en la cintica celular

luego de la exposicin a radiaciones?

3. Qu deficiencias presentan los pacientes portadores

de Xeroderma pigmentosum?

4. Describa brevemente que sistemas de reparacin del

ADN conoce.

5. Qu mtodos de estudio utilizara para evaluar los

mecanismos de reparacin?

Preguntas