La reparación de errores de emparejamiento es un sistema para detectar y reparar inserciones de nucleótidos , lagunas y errores de emparejamiento que se producen durante la replicación y la recombinación del ADN , y también como resultado de algunos tipos de daños en el ADN [1] [2] .
El hecho mismo de un desajuste no permite corregir el error, ya que puede estar ubicado en cualquiera de las dos cadenas constituyentes del ADN. Sin embargo, los errores de apareamiento, por regla general, se localizan solo en una cadena de ADN (hija), lo que evita la ambigüedad en la interpretación del error. En las bacterias Gram-positivas, la hebra original de ADN está metilada, mientras que la hebra hija permanece sin metilar durante algún tiempo. El mecanismo de reconocimiento de hilos progenitores e hijos en otros procariotas y eucariotas actualmente no está claro [3] . Se supone que su hebra hija de ADN contiene cortes, que luego son eliminados por la ligasa de ADN.
La probabilidad de error en la replicación del ADN es 10–7–10–8 . El sistema de reparación de nucleótidos no coincidentes reduce esta probabilidad a 10–9 [4] .
El proceso de reparación consiste en reconocer el defecto, determinar las hebras de ADN original e hija, eliminar el nucleótido incluido erróneamente y reemplazarlo por el nucleótido correcto. Por lo general, no solo se elimina el nucleótido incorrecto, sino también una parte de la cadena de ADN que lo rodea, después de lo cual se restaura la cadena secundaria utilizando la cadena principal como plantilla [5] .
La reparación de nucleótidos desapareados es un proceso extremadamente conservado heredado por eucariotas de procariotas prácticamente sin cambios. Este tipo de reparación se descubrió por primera vez en S. pneumoniae ( genes HexA y HexB). Otros estudios de E. coli permitieron descubrir una serie de genes, cuyo bloqueo provoca un fuerte aumento en el nivel de mutaciones. Las proteínas codificadas por estos genes son los principales componentes activos del sistema de reparación y se designan con el prefijo "Mut": MutS, MutH y MutL (MutS y MutL son homólogos de HexA y HexB, respectivamente).
MutS forma un dímero (MutS 2 ) que reconoce el nucleótido incorrecto en la hebra de ADN hija y se une a la región de ADN defectuosa. MutH se une a la región hemimetilada del ADN, pero no hace nada hasta que es activado por el dímero MutL (MutL 2 ), que media entre MutS 2 y MutH, activando este último. La hélice del ADN se desenrolla en busca del grupo GATC metilado más cercano al defecto, que puede ubicarse a una distancia de 1000 nucleótidos o más. MutH corta la hebra hija de ADN cerca del grupo metilado y activa una de las helicasas UvrABC , que separa la hebra hija de la principal y la corta en la región del defecto, incluido el propio defecto y los nucleótidos más cercanos a él. La endonucleasa utilizada depende de qué lado (3' o 5') del defecto MutH corta la hebra de ADN. Si la incisión se realiza en el lado 5', use RecJ o ExoVII, si está en el lado 3', luego ExoI. La hebra única resultante se rellena con ADN polimerasa III, que utiliza la hebra principal como molde, y luego la hebra de ADN rota se liga con la ADN ligasa y se metila con la metilasa [5] .
Al unirse al ADN, MutS 2 deforma la hélice y cubre alrededor de 20 pares de nucleótidos. Tiene propiedades débiles de adenosina trifosfatasa y, al unirse al ATP , forma la estructura terciaria de la molécula. El análisis de difracción de rayos X muestra que la estructura de la molécula MutS es extremadamente asimétrica y, aunque la configuración activa es un dímero, solo uno de los monómeros interactúa con la región de ADN defectuosa.
Los eucariotas tienen dos heterodímeros como homólogos de MutS: Msh2 /Msh6 (MutSα) y Msh2 /Msh3 (MutSβ). MutSα se utiliza para reparar sustituciones de nucleótidos y pequeños bucles resultantes de la inserción o eliminación de cadenas de nucleótidos. MutSβ elimina solo bucles largos (10 o más nucleótidos) [6] .
MutL también tiene propiedades débiles de adenosina trifosfatasa (utiliza ATP para moverse a lo largo de la cadena de ADN). Forma un complejo con MutS y MutH, expandiendo el sitio de interacción de MutS con el ADN.
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