Visión general

La exposición a los mutágenos puede dañar el ADN y provocar lesiones voluminosas que distorsionan la estructura de doble hélice o impiden la transcripción adecuada. El ADN dañado se puede detectar y reparar en un proceso llamado reparación por escisión de nucleótidos (NER). NER emplea un conjunto de proteínas especializadas que primero escanean el ADN para detectar una región dañada. A continuación, las proteínas NER separan las hebras e extirpan el área dañada. Finalmente, coordinan el reemplazo con nuevos nucleótidos coincidentes.

Distorsión y daño del ADN

Las células se exponen regularmente a mutágenos, factores en el medio ambiente que pueden dañar el ADN y generar mutaciones. La radiación UV es uno de los mutágenos más comunes y se estima que introduce un número significativo de cambios en el ADN. Estos incluyen pliegues o torceduras en la estructura que pueden bloquear la replicación o transcripción del ADN. Si estos errores no se corrigen, el daño puede causar mutaciones que a su vez pueden resultar en cáncer o enfermedad dependiendo de qué secuencias se interrumpen.

Identificación y reparación de regiones dañadas

La reparación de la escisión de nucleótidos se basa en complejos proteicos específicos para reconocer las regiones dañadas del ADN y marcarlas para su eliminación y reparación. En los prokaryotes, el proceso involucra tres proteínas: UvrA, UvrB y UvrC. Las dos primeras proteínas trabajan juntas como un complejo, viajando a lo largo de las hebras de ADN para detectar cualquier aberración física.

Una vez identificadas, las hebras en el lugar dañado se separan, y las enzimas endonucleasas como UvrC cortan e insuclen la región afectada. La polimerasa de ADN llena el vacío con nuevos nucleótidos, y luego la enzima ligasa de ADN sella los bordes entre el ADN nuevo y el viejo.

Las mutaciones en NER tienen graves consecuencias

En los prokaryotes, el complejo NER consiste en las tres proteínas Uvr, pero en eucariotas, más de una docena de proteínas operan para regular la reparación del ADN. En los seres humanos, las mutaciones en la vía NER pueden causar enfermedades como el xeroderma pigmentoso (XP), que se asocia con un aumento de 2000 veces en la incidencia de cáncer de piel. Las personas que sufren de XP son altamente sensibles a la exposición a los rayos UV y pueden desarrollar quemaduras graves en la piel después de unos pocos minutos de exposición a la luz solar. Además, los pacientes con XP pueden mostrar signos de envejecimiento prematuro y, a menudo, desarrollar anomalías neurológicas. Sin un mecanismo de reparación que funcione correctamente, el daño en el ADN puede acumularse y conducir a la muerte celular anormal o tumores potencialmente cancerosos.