La respuesta SOS es una respuesta global al daño del ADN en la que se detiene el ciclo celular y se induce la reparación y mutagénesis del ADN . El sistema involucra la proteína RecA (Rad51 en eucariotas). La proteína RecA, estimulada por ADN monocatenario, está involucrada en la inactivación del represor ( LexA ) de los genes de respuesta SOS induciendo así la respuesta. Es un sistema de reparación propenso a errores que contribuye significativamente a los cambios en el ADN observados en una amplia gama de especies.
Descubrimiento
La respuesta SOS fue descubierta y nombrada por Miroslav Radman en 1975. [3]
Mecanismo
Durante el crecimiento normal, los genes SOS están regulados negativamente por los dímeros de la proteína represora LexA . En condiciones normales, LexA se une a una secuencia consenso de 20 pb (la caja SOS ) en la región del operador de esos genes. Algunos de estos genes SOS se expresan a ciertos niveles incluso en el estado reprimido, de acuerdo con la afinidad de LexA por su caja SOS. La activación de los genes SOS ocurre después del daño del ADN por la acumulación de regiones monocatenarias (ADNss) generadas en las horquillas de replicación, donde se bloquea la ADN polimerasa . RecA forma un filamento alrededor de estas regiones de ssDNA de una manera dependiente de ATP y se activa. [4] La forma activada de RecA interactúa con el represor LexA para facilitar la autoescisión del represor LexA del operador. [4] [5]
Una vez que el grupo de LexA disminuye, la represión de los genes SOS disminuye de acuerdo con el nivel de afinidad de LexA por las cajas SOS. [4] Los operadores que vinculan a LexA débilmente son los primeros en expresarse completamente. De esta forma LexA puede activar secuencialmente diferentes mecanismos de reparación. Los genes que tienen un SOSbox débil (como lexA , recA , uvrA , uvrB y uvrD ) se inducen por completo en respuesta a tratamientos que inducen SOS incluso débiles. Por lo tanto, el primer mecanismo de reparación de SOS que se induce es la reparación por escisión de nucleótidos (NER), cuyo objetivo es reparar el daño del ADN sin comprometerse con una respuesta de SOS completa. Sin embargo, si NER no es suficiente para reparar el daño, la concentración de LexA se reduce aún más, por lo que se induce la expresión de genes con cajas LexA más fuertes (como sulA , umuD , umuC , que se expresan tarde). [4] SulA detiene la división celular [4] al unirse a FtsZ , la proteína que inicia este proceso. Esto causa filamentación y la inducción de reparación mutagénica dependiente de UmuDC. Como resultado de estas propiedades, algunos genes pueden inducirse parcialmente en respuesta incluso a niveles endógenos de daño del ADN, mientras que otros genes parecen inducirse solo cuando hay un daño elevado o persistente del ADN en la célula.
Resistencia antibiótica
Investigaciones recientes han demostrado que la vía SOS puede ser esencial en la adquisición de mutaciones bacterianas que conducen a la resistencia a algunos antibióticos. [6] La tasa de aumento de mutación durante la respuesta SOS es causada por tres de baja fidelidad ADN polimerasas : Pol II , Pol IV y Pol V . [6] Los investigadores ahora están apuntando a estas proteínas con el objetivo de crear fármacos que eviten la reparación del SOS. Al hacerlo, se podría extender el tiempo necesario para que las bacterias patógenas desarrollen resistencia a los antibióticos, mejorando así la viabilidad a largo plazo de algunos antibióticos. [7]
Ensayos de genotoxicidad
En Escherichia coli , diferentes clases de agentes que dañan el ADN pueden iniciar la respuesta SOS, como se describió anteriormente. Aprovechando una fusión de operón que coloca el operón lac (responsable de producir beta-galactosidasa, una proteína que degrada la lactosa) bajo el control de una proteína relacionada con SOS, es posible un ensayo colorimétrico simple de genotoxicidad . Se añade un análogo de lactosa a las bacterias, que luego es degradado por la beta-galactosidasa, produciendo así un compuesto coloreado que puede medirse cuantitativamente mediante espectrofotometría . El grado de desarrollo del color es una medida indirecta de la beta-galactosidasa producida, que a su vez está directamente relacionada con la cantidad de daño del ADN.
La E. coli se modifica aún más para tener una serie de mutaciones, incluida una mutación uvrA que hace que la cepa sea deficiente en la reparación por escisión, lo que aumenta la respuesta a ciertos agentes que dañan el ADN, así como una mutación rfa, que convierte a la bacteria en lipopolisacárido -deficiente, lo que permite una mejor difusión de ciertas sustancias químicas en la célula para inducir la respuesta SOS. [8] Hay disponibles kits comerciales que miden la respuesta primaria de la célula de E. coli al daño genético y pueden estar altamente correlacionados con la prueba de Ames para ciertos materiales. [9]
Otras imagenes
La respuesta SOS inhibe la formación del tabique hasta que se pueda reparar el ADN bacteriano y se puede observar como filamentación cuando las células se examinan al microscopio (parte superior derecha de la imagen).
Ver también
Referencias
- ^ Little JW, Mount DW (mayo de 1982). "El sistema regulador SOS de Escherichia coli ". Celular . 29 (1): 11-22. doi : 10.1016 / 0092-8674 (82) 90085-X . PMID 7049397 .
- ^ Michel B (julio de 2005). “Después de 30 años de estudio, la respuesta SOS bacteriana aún nos sorprende” . PLOS Biología . 3 (7): e255. doi : 10.1371 / journal.pbio.0030255 . PMC 1174825 . PMID 16000023 .
- ^ Radman, M. (1975). "Fenomenología de una vía de reparación de ADN mutagénico inducible en Escherichia coli : hipótesis de reparación de SOS". Ciencias de la vida básicas . 5A : 355–367. doi : 10.1007 / 978-1-4684-2895-7_48 . PMID 1103845 .
- ^ a b c d e Maslowska, KH; Makiela-Dzbenska, K .; Fijalkowska, IJ (mayo de 2019). "El sistema SOS: una respuesta compleja y estrictamente regulada al daño del ADN" . Mutagénesis ambiental y molecular . 60 (4): 368–384. doi : 10.1002 / em.22267 . PMC 6590174 . PMID 30447030 .
- ^ Nelson DL, Cox MM (abril de 2004) Principios de bioquímica de Lehninger 4ª edición. Nueva York: WH Freeman and Company. página 1098.
- ^ a b Cirz, RT; Chin, JK; Andes, RD; De Crécy-Lagard, V; Craig, WA; Romesberg, FE; et al. (Junio de 2005). "Inhibición de la mutación y lucha contra la evolución de la resistencia a los antibióticos" . PLOS Biología . 3 (6): e176. doi : 10.1371 / journal.pbio.0030176 . PMC 1088971 . PMID 15869329 .
- ^ Lee, AM; Ross, CT; Zeng, BB; Singleton, SF; et al. (Julio de 2005). "Un objetivo molecular para la supresión de la evolución de la resistencia a los antibióticos: Inhibición de la proteína RecA de Escherichia coli por N6- (1-Naftil) -ADP". Revista de química medicinal . 48 (17): 5408–5411. doi : 10.1021 / jm050113z . PMID 16107138 .
- ^ Quillardet P, Hofnung M (octubre de 1993). "El cromotest SOS: una revisión". Investigación de mutaciones . 297 (3): 235–279. doi : 10.1016 / 0165-1110 (93) 90019-J . PMID 7692273 .
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