Reparación del ADN de doble cadena: vías RecBCD y RecF

Resumen

El texto explica los mecanismos de reparación del ADN mediante recombinación homóloga en bacterias, describiendo la vía RecBCD para las roturas de doble cadena y la vía RecF para las mellas en cadena sencilla. También recoge las semejanzas entre ambas y las fases de migración y resolución de la unión de Holliday. Un estudiante aprenderá el papel de cada enzima y cómo se generan los productos de empalme y de parche.

Puntos clave

La vía RecBCD inicia la reparación en el extremo de una rotura de doble cadena, desenrollando el ADN con sus helicasas RecB y RecD.
El sitio Chi (5'-GCTGGTGG-3') modifica la actividad de RecBCD, que corta una cadena y genera un extremo 3' para la invasión de hebra.
La vía RecF usa la helicasa RecQ y la nucleasa RecJ para degradar la hebra en 5' y dejar intacto el extremo 3', al que se une RecA.
Ambas vías requieren ADN de cadena sencilla con extremo 3' y la proteína RecA para la invasión de hebra.
La migración de la unión de Holliday la realiza el complejo RuvAB, y la resolución la realiza RuvABC, cuya endonucleasa RuvC corta la secuencia 5'-(A/T)TT(G/C)-3'.
Según cómo se resuelva la unión, se obtienen productos de empalme (con reordenación genética) o productos de parche (sin reordenación).

Ponte a prueba

Vía RecBCD: Reparación de ADN de Doble Cadena

El complejo enzimático RecBCD se une al extremo terminal de la mella del ADN de doble cadena e inicia la recombinación.

A continuación, RecB y RecD comienzan a descomprimir el dúplex de ADN a través de su actividad helicasa.
Además, RecB tiene un dominio nucleasa, que corta la única cadena de ADN que emerge del proceso de descompresión.
Esta actividad continúa hasta que RecBCD encuentra la secuencia de nucleótidos o sitio Chi, una secuencia de nucleótidos específica (5'- GCTGGTGG-3').
Al encontrar un sitio Chi, la helicasa RecB desenrolla el ADN después de Chi, y la helicasa RecD desenrolla el ADN antes de Chi.
RecBCD corta la cadena de ADN con Chi y se une a varias proteínas RecA en el ADN de una sola cadena con el extremo recién generado 3'.
El filamento busca secuencias similares de ADN en un cromosoma homólogo.
Cuando encuentra la zona de homología, el filamento de nucleoproteína se mueve en el receptor homólogo del dúplex de ADN (invasión de la hebra).
El extremo invasor 3' hace que una de las cadenas del dúplex de ADN receptor se desplace, para formar un D-loop (bucle).
Si se corta el D-loop, otro intercambio de hebras forma una estructura transversal llamada unión de Holliday.

Vía RecF: Reparación de Mellas en ADN de Cadena Sencilla

En la vía RecF, la RecQ helicasa desenrolla el ADN y la nucleasa RecJ degrada la hebra en el extremo 5', dejando la hebra con el extremo 3' intacto.
La proteína RecA se une a esta hebra.
El filamento de nucleoproteína RecA busca entonces un ADN homólogo e intercambia lugares con la hebra idéntica o casi idéntica en el ADN homólogo.

Similitudes entre las Vías RecBCD y RecF

Las dos vías son similares ya que requieren:

ADN de cadena simple con un extremo 3'
La proteína RecA para la invasión de hebra.

Las vías también son similares en sus fases de:

Migración: en la que se desliza el cruce de Holliday en una dirección.
Resolución: en la que las uniones de Holliday se escinden.

Migración y Resolución de la Unión de Holliday

Migración

Las uniones o cruces de Holliday se desplazan a lo largo del ADN ligado y hay intercambio de secuencias de nucleótidos entre ambos dúplex homólogos. Interviene el complejo RuvAB.

Resolución

Las uniones de Holliday formadas por el proceso de invasión de hebra se cortan, restaurando así dos moléculas de ADN separadas.
Esta escisión se realiza por el complejo RuvABC. RuvC es una endonucleasa que corta la secuencia degenerada 5'-(A/T)TT(G/C)-3'.
Los resultados dependen de cómo RuvC escinde la unión de Holliday.
Productos de empalme: hay una reordenación del material genético alrededor del sitio de recombinación.
Productos de parche: no hay tal reordenamiento y solo hay un "parche" de ADN recombinante.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre la vía RecBCD y la vía RecF?

La vía RecBCD repara roturas de doble cadena, mientras que la vía RecF repara mellas en ADN de cadena sencilla. En la vía RecF, la nucleasa RecJ degrada la hebra en 5' y se conserva el extremo 3'.

¿Qué es el sitio Chi?

Es una secuencia específica de nucleótidos (5'-GCTGGTGG-3') que, al ser encontrada por RecBCD, hace que la helicasa RecB desenrolle el ADN después de Chi y la RecD lo haga antes, y que RecBCD corte la cadena en ese punto.

¿Qué enzima corta la unión de Holliday durante la resolución?

La escisión la realiza el complejo RuvABC, y RuvC es la endonucleasa que corta la secuencia degenerada 5'-(A/T)TT(G/C)-3'.