Mecanismos de Reparación y Replicación del ADN: Fundamentos Biológicos

Mecanismos de reparación del ADN

Los mecanismos de reparación del ADN son un conjunto de procesos que permiten corregir los daños y errores que aparecen en el material genético debido a errores de replicación, radiaciones, sustancias químicas, radicales libres o procesos espontáneos. Su función es mantener la estabilidad del genoma y evitar la aparición de mutaciones.

Tipos de reparación

• Reparación directa: Corrige determinados daños sin necesidad de eliminar nucleótidos, restaurando directamente la estructura original de la molécula.
• Reparación por escisión de bases: Elimina bases dañadas individualmente. Una ADN glucosilasa reconoce la base alterada y la elimina; posteriormente, otras enzimas eliminan el resto del nucleótido, una ADN polimerasa incorpora el nucleótido correcto y la ADN ligasa sella la cadena.
• Reparación por escisión de nucleótidos: Corrige lesiones que afectan a varios nucleótidos y deforman la doble hélice, como los dímeros de timina producidos por la radiación ultravioleta. El sistema elimina el fragmento dañado y lo reemplaza por una nueva secuencia sintetizada utilizando la cadena intacta como molde.
• Reparación de errores de apareamiento (mismatch repair): Corrige bases incorrectamente emparejadas y pequeñas inserciones o deleciones que han escapado a la actividad correctora de las ADN polimerasas durante la replicación.
• Reparación de roturas de doble cadena: Pueden repararse mediante recombinación homóloga, que utiliza una copia intacta de ADN como molde y es muy precisa, o mediante unión de extremos no homólogos, que une directamente los extremos rotos, aunque puede introducir errores.

Gracias a todos estos mecanismos, las células mantienen la integridad de la información genética y reducen la acumulación de mutaciones que podrían alterar el funcionamiento celular.

La replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual una molécula de ADN origina dos moléculas idénticas antes de la división celular, garantizando la transmisión de la información genética a las células hijas. Es un proceso semiconservativo, ya que cada molécula hija conserva una cadena de la molécula original y sintetiza una nueva cadena complementaria.

Etapas y enzimas clave

La replicación comienza en los orígenes de replicación, donde se forma una horquilla de replicación:

• Helicasa: Separa las dos cadenas de ADN rompiendo los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
• Proteínas de unión a ADN monocatenario: Estabilizan las cadenas separadas.
• Topoisomerasas: Eliminan la tensión producida por el desenrollamiento de la doble hélice.
• ADN polimerasas: Incorporan nucleótidos complementarios siguiendo la secuencia de la cadena molde. Estas enzimas solo pueden sintetizar ADN en dirección 5'→3' y necesitan un cebador de ARN sintetizado por la primasa.

Síntesis de cadenas

Debido al carácter antiparalelo del ADN, una de las cadenas nuevas se sintetiza de forma continua y recibe el nombre de cadena líder, mientras que la otra se sintetiza de forma discontinua mediante los fragmentos de Okazaki, constituyendo la cadena retardada. Posteriormente, los cebadores son eliminados, sustituidos por ADN y los fragmentos son unidos por la ADN ligasa.

Las ADN polimerasas poseen además actividad correctora que les permite detectar y corregir errores durante la replicación, aumentando la fidelidad del proceso. Como resultado final, se obtienen dos moléculas de ADN idénticas que contienen la misma información genética.