En bioquímica y genética molecular , un sitio AP ( sitio apurínico / apirimidínico ), también conocido como sitio abásico , es una ubicación en el ADN (también en el ARN pero mucho menos probable) que no tiene ni una base de purina ni de pirimidina , ya sea de forma espontánea o debido al daño del ADN . Se ha estimado que, en condiciones fisiológicas, se pueden generar 10.000 sitios apurínicos y 500 apirimidínicos en una célula al día. [1] [2]
Los sitios AP pueden formarse por depurinación espontánea , pero también ocurren como intermediarios en la reparación de la escisión de la base . [3] En este proceso, una ADN glicosilasa reconoce una base dañada y escinde el enlace N-glicosídico para liberar la base, dejando un sitio AP. Existe una variedad de glicosilasas que reconocen diferentes tipos de daño, incluidas las bases oxidadas o metiladas o el uracilo en el ADN. El sitio AP puede luego ser escindido por una endonucleasa AP , dejando los terminales 3 'hidroxilo y 5' desoxirribosefosfato (ver estructura del ADN). De manera alternativa, las glicosilasa-liasas bifuncionales pueden escindir el sitio AP, dejando un fosfato 5 'adyacente a un aldehído 3' α, β-insaturado. Ambos mecanismos forman una rotura de una sola hebra, que luego se repara mediante la reparación por escisión de la base de parche corto o de parche largo. [4]
Si no se reparan, los sitios AP pueden provocar mutaciones durante la replicación semiconservadora . Pueden provocar un estancamiento de la horquilla de replicación y la síntesis de translesión los evita . En E. coli , la adenina se inserta preferentemente a través de los sitios AP, conocida como la "regla A". La situación es más compleja en eucariotas superiores, con diferentes nucleótidos que muestran una preferencia según el organismo y las condiciones experimentales. [3]
Formación [ editar ]
Los sitios AP se forman cuando la desoxirribosa se escinde de su base nitrogenada , rompiendo el enlace glicosídico entre los dos. Esto puede suceder de forma espontánea, como resultado de la actividad química, la radiación o debido a la actividad enzimática. Los enlaces glicosídicos en el ADN se pueden romper mediante hidrólisis catalizada por ácido . Las bases de purina se pueden expulsar en condiciones débilmente ácidas, mientras que las pirimidinas requieren una acidez más fuerte para poder escindirse. Las purinas pueden incluso eliminarse a pH neutro , si la temperatura aumenta lo suficiente. La formación de sitios AP también puede ser causada por varios químicos modificadores de bases. Alquilación , desaminación y oxidación.de bases individuales pueden conducir al debilitamiento del enlace glicosilo, por lo que la exposición a agentes que causan esas modificaciones puede estimular la formación de sitios AP. [2]
La radiación ionizante también puede conducir a la formación de sitios AP. Los ambientes irradiados contienen radicales, que pueden contribuir a los sitios AP de múltiples formas. Los radicales hidroxilo pueden atacar los enlaces glicosídicos, creando directamente un sitio AP, o hacer que el enlace glicosilo sea menos favorable al unirse a la base o al anillo de desoxirribosa. [2]
Las enzimas, a saber, las glicosilasas de ADN, también suelen crear sitios AP, como parte de la vía de reparación por escisión de bases. En una determinada célula de mamífero, se estima que se forman entre 5 000 y 10 000 sitios apurínicos por día. Los sitios apirimidínicos se forman a una velocidad aproximadamente 20 veces más lenta, con estimaciones de alrededor de 500 eventos de formación por día, por célula. A tasas tan altas, es fundamental que las células cuenten con un aparato de reparación robusto para evitar la mutación.
Características [ editar ]
Características químicas [ editar ]
Los sitios AP son extremadamente reactivos. Fluctúan entre un anillo de furanosa y un aldehído libre de cadena abierta y una confirmación de alcohol libre . La exposición a un nucleófilo puede provocar una reacción de eliminación β, en la que el enlace fosfoéster 3 ' se rompe, provocando una rotura de una sola hebra. Esta reacción puede ser catalizada por AP liasa . [2] En presencia de un exceso de reactivo, puede ocurrir una eliminación adicional en el lado 5 '. El aldehído libre también puede reaccionar con aldehídos nucleofílicos que contienen aminas. Estas reacciones pueden promover aún más la escisión del enlace fosfoéster. Aldehídos que contienen O-HN 2Los grupos pueden servir para estabilizar el sitio abásico al reaccionar con el grupo aldehído. Esta interacción no rompe el enlace fosfoéster.
Actividad biológica [ editar ]
Los sitios de AP en las células vivas pueden causar diversas y graves consecuencias, incluida la muerte celular. Las roturas monocatenarias que se producen debido a la eliminación β requieren reparación por la ADN ligasa para evitar la mutación. Cuando la ADN polimerasa encuentra un sitio abásico, la replicación del ADN generalmente se bloquea, lo que a su vez puede conducir a una ruptura de una sola hebra o de una doble hebra en la hélice del ADN. [4] En E. coli , cuando la enzima logra eludir el sitio abásico, se incorpora preferentemente una adenina en la nueva hebra. [2] [3] Si los sitios AP en el ADN no se reparan, la replicación del ADN no puede realizarse con normalidad y pueden producirse mutaciones significativas. [4] Si las mutaciones son simplementepolimorfismos de un solo nucleótido , entonces la célula puede no verse potencialmente afectada. Sin embargo, si se producen mutaciones más graves, la función celular puede verse gravemente afectada, el crecimiento y la división pueden verse afectados o la célula puede simplemente morir.
Reparar [ editar ]
Los sitios AP son una característica importante de la vía de reparación de la escisión de la base. Las glicosilasas de ADN primero crean sitios abásicos reconociendo y eliminando bases modificadas. Existen muchas variantes de glicosilasa para hacer frente a las múltiples formas en que se puede dañar una base. Las circunstancias más comunes son la alquilación de bases, la oxidación y la presencia de un uracilo en la cadena de ADN. [4] Una vez que se ha creado con éxito un sitio AP, una endonucleasa AP cataliza la rotura de un enlace fosfoéster, creando una muesca en la columna vertebral de la hélice. [4] La rotura puede ser a 3 'o 5' del sitio, dependiendo de la variante de la enzima. A continuación, las enzimas de procesamiento final preparan el sitio para la ligadura de muescas, que se realiza mediante la ADN polimerasa. [4]La base insertada en la muesca está determinada por la base correspondiente en la hebra opuesta. Luego, la muesca se sella con ADN ligasa.
Referencias [ editar ]
- ^ Tropp, Burton (2012). Biología molecular . Sudbury, MA: Jones y Bartlett Learning. pag. 455. ISBN 978-1-4496-0091-4.
- ↑ a b c d e Borlé, Myriam (1987). "Formación, detección y reparación de sitios AP". Investigación de mutaciones . 181 : 45–56. doi : 10.1016 / 0027-5107 (87) 90286-7 .
- ^ a b c Sitios abásicos en el ADN: reparación y consecuencias biológicas en Saccharomyces cerevisiae. Reparación de ADN (Amst). 5 de enero de 2004; 3 (1): 1-12.
- ↑ a b c d e f Lindhal, Tomas (1993). "Inestabilidad y descomposición de la estructura primaria del ADN". Naturaleza . 362 : 709–715.
