Schema, riassunto biologia molecolare

Danni al DNA e agenti mutageni

Mutazioni spontanee e lesioni spontanee

Danni al DNA Agenti mutageni Mutazioni spontanee Lesioni spontanee Radiazioni ionizzanti [rompono i legami covalenti tra le basi portando alla formazione di legami anomali ossidato] come i dimeri T-T.

Depurinazione [perdita dello zucchero in ambiente acquoso o Errori nella replicazione Mutageni chimici].

Deamminazione [perdita di NH2 dalla base]. C deamminata diventa U e accoppia con A; 5-metil-citosina diventa T e accoppia A che simula una base e proflavina che ne simula due appaiate determinando mutazioni indel.

Agenti intercalanti [causano il distanziamento Wobble pairing delle basi interponendovisi]. Etidio bromuro.

Esempi di agenti deaminanti, idrossilanti e alchilanti

• Acido nitroso = causa la transizione di G Loop-Out in Xantina, C in U (legante A) e A in 5-bromo-uracile Analoghi di base, inipoXantina (legante C). forma eno lega con G.
• Idrossiammina = causa la transizione di C in idrossiammino C (legante A).
• Metilmetanosulfonato = causa la transizione di G in O6-metil-G (legante T) deaminanti Agenti, idrossilanti e alchilanti.

Danni al DNA

Allo scheletro zucchero-fosfato e alle basi azotate

Danni al DNA Allo scheletro zucchero-fosfato Alle basi azotate.

Idrolisi del legame N-B-glicosidico [genera siti abasici che possono bloccare la forcella di replicazione o la polimerasi ionizzanti o agenti chimici come la bleomicina che reagisce con NADH se sul filamento stampo] diventando ossidante.

Single o Double strand break [a causa di ROS prodotti per radiazioni. Possono essere causati anche da enzimi come APE1, topoisomerasi1, ligasi, polimerasi replicativa (incorpora ribonucleotidi al posto di nucleotidi), nucleasi].

Deamminazione.

Riparo del Single Strand Break SSBR

Riparo del Single Strand Break SSBR: [malattie che coinvolgono i geni deputati alla riparazione delle rotture singole portano neurodegenerazione, predisposizione ai tumori e immunodeficienza].

• APE1 (esonucleasi in BER) recluta il complesso di riparazione sul sito del danno.

Riparo del Double Strand Break

• Giunzione delle estremità Non Omologhe NHEJ (Non Homologous End Joining) [tutte le fasi del ciclo cellulare] Riconoscimento della lesione tramite dimero Ku70-Ku80 (protegge i terminali dalle esonucleasi), o reclutamento e attivazione di DNA-PKcs. Con ciò formazione del complesso DNA-PK. PK e i Ossidazione [a causa di ROS come la terminali dei filamenti formano microappaiamento e inducono appaiamento dei filamenti. DNA-formaldeide]. comunemente si PKcs fosforilata si stacca da Ku fosforilato che acquista attività elicasica, svolge le parti terminali generano 8-osso G/A e glicoli di T o C del DNA lesionato e permette l’aggancio dei filamenti. Succ. vengono eliminate le parti in eccesso e aggiunte quelle mancanti da pol specifiche. DNA-PK dopo autofosforilazione lega Artemis. Artemis (endonucleasi struttura-specifica) rimuove o piccole code di DNA single strand e lascia estremità piatte che vengono unite da ligasi IV.
• Ricombinazione Omologa HR (Homologous Recombination) [predominate in S e G2, vd. cromatidio fratello omologo] I terminali vengono processati (5’ più di 3’ che rimane sporgente). oAlchilazione [viene aggiunto un gruppo carbonioso alla base, a volte anche bis- Invasione del cromosoma omologo con 3’ di entrambi i filamenti lesionati con catalisi delle oalchilazioni con formazione di legami crociati.]. N3-alchil A non forma interazioni ricombinasi. con altre basi, O6-alchil G appaia con T. Agenti alchilanti = Metilmetansulfonato Pol riconosce i terminali 3’ e li estende usando come stampo l’omologo. Formazione degli oMMS, Etilmetansulfonato EMS, mostarde azotate (bis-alchilanti), benzoapirene. intermedi di Holliday. Risoluzione degli intermedi tramite resolvasi che tagliano creano o no crossing over (meiosi o mitosi).

Sistema NER procariotico

Complesso UvrABCD

Sistema NER procariotico - complesso UvrABCD: Xeroderma Pigmentosus Riconoscimento del danno grazie al temporeggiare della pol sul sito. Il Dovuta a difetti del riparo delle lesioni UV con elevata complesso viene diretto ai siti danneggiati attirato dalla pol. Backtracking della sensibilità alla luce del sole. pol che attiva la proteina Mdf che rimuove la pol e recluta il complesso Gran parte delle proteine della famiglia XP stanno sul legandolo al sito danneggiato. locus XP che causa la malattia.

Le UvrABCD riparano il danno utilizzando ATP: È genetica autosomica recessiva, i sintomi sono alterazioni a livello della cute, predisposizione ai tumori, ritardo mentale, difetti della crescita, sordità e alterazione della sensibilità, ridotte aspettative di vita in base alla gravità.

• UvrA +UvrB un tetramero che riconosce l’alterazione strutturale del DNA.
• La UvrB elicasica denatura localmente il DNA, dopo il rilascio di UvrA viene reclutato un dimero UvrC (endonucleasi).
• B+C introduce il taglio al filamento singolo a monte e valle del danno rimuovendo 10-11 nucleotidi.
• UvrD elicasi tipo II insieme a pol I rimuove l’oligonucleotide.
• DNA pol fedele sintetizza i nucleotidi mancanti.
• Proteine CS-A e CS-B. L’affetto presenta pelle sottile simile a carta, perdita di tessuto adiposo sottocutaneo, invecchiamento precoce, nanismo, ritardo progressivo.

Sindrome di Cockayne

Sindrome di Cockayne Malattia autosomica recessiva che coinvolge le proteine CS-A e CS-B. L’affetto presenta pelle sottile simile a carta, perdita di tessuto adiposo sottocutaneo, invecchiamento precoce, nanismo, ritardo progressivo, aumento della sensibilità alla luce. L’aspettativa di vita è di 12 anni.

Sistema NER eucariotico

Global Genome NER GG-NER

Sistema NER eucariotico:

• Global Genome NER GG-NER.

Riconoscimento del danno grazie a XPC che lega piccole o di regioni di DNA non appaiato (controllo campione del genoma).

Cancro al colon familiare

Cancro al colon familiare Reclutamento di TF11H sul sito danneggiato, uno Malattia autosomica dominante. La forma non complesso multiproteico che perde il trimero CAK poliposica familiare prevede un continuo accumulo di quando legato al DNA fungendo da fattore di danni da mismatch durante il turnover cellulare che riparazione. Contiene elicasi che svolgono il filamento causa instabilità cellulare nella sede della lesione.

Doppia incisione del filamento singolo grazie a XPF-o ERCC1 e XPG con rimozione di 20-30 basi. Quando inizia la replicazione questa non può arrestarsi Polimerasi e ligasi chiudono il nick. o senza portare alla morte cellulare.

Davanti a ostacoli insormontabili per la pol subentra polimerasi translesione a bassa fedeltà che permette la replicazione in corrispondenza del danno evitando l’apoptosi.

Transcription Coupled NER TC-NER

• Transcription Coupled NER TC-NER (danni gravi).

Il danno arresta il procedere della DNA pol facendo o la replicazione in corrispondenza del danno evitando attivare il segnale per il TC-NER. La pol bloccata copre l’apoptosi. circa 35 nucleotidi impedendo l’accesso ai fattori di riparazione.

Vengono reclutate CS-A e CS-B che liberano il sito dalla o pol. CS-B fa fare backtracking alla pol o ne induce l’ubiquitinazione.

Stesse fasi del GG-NER o.

• Mutazioni di CS-A e CS-B causano un difetto nel NER con blocco persistente della polimerasi impedendo il NER, ma anche tutti gli altri sistemi di riparo che avrebbero bisogno di accedere al filamento. La mutazione causa un grave difetto dell’espressione genica che porta a invecchiamento precoce e nanismo.

Lo stesso vale per i fattori XPD, B e G che sono fondamentali per entrambe le vie.

Sistemi di riparo del DNA

Meccanismi diretti e indiretti

Sistemi di riparo del DNA Meccanismi diretti [un enzima, una Meccanismi indiretti lesione] Base Excision Repair BER [danni Nucleotide Excision Repair NER [danni MisMatch Repair MMR [danni da appaiamento voluminosi a carico delle basi.

Fotoriparazione [tramite DNA Fotoliasi voluminosi con importanti distorsioni sbagliato, la riparazione avviene in forcella subito Riparazione post-replicativa] attivata dalla luce visibile. Elimina i della doppia elica anche dopo la sintesi. Riparazione post-replicativa. dimeri T-T iniettando strutturalmente molto differenti] Interviene anche per bolle e anse (bulge e loop). temporaneamente un elettrone nel Questi danni si formano anche in ricombinazione DNA per rompere il loro legame. Ha il omologa dove interviene l'enzima. È un FAD come cofattore. Assente nei meccanismo generale di riparo del DNA]. mammiferi placentati].

Riconoscimento del danno [tramite Riconoscimento del danno del danno DNA Glicosilasi altamente spec.