Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · La Rioja · 2024

Durante la replicación del ADN actúan una serie de enzimas que se encargan de corregir errores en el proceso.

a) Justifique la importancia de estos mecanismos de reparación para la supervivencia de las células y el mantenimiento de la información genética. [0,5 puntos]

b) ¿En qué momentos puede darse esta reparación? [0,25 puntos]

c) Cite al menos un ejemplo de enzima encargada de realizar esta corrección. [0,25 puntos]

$\textbf{a) Justifique la importancia de estos mecanismos de reparación para la supervivencia de las células y el mantenimiento de la información genética. [0,5 puntos]}$

La ADN polimerasa comete errores. Su tasa espontánea es de aproximadamente un error por cada $10^{5}$ nucleótidos incorporados, y a eso se suman las lesiones que causan continuamente los agentes mutágenos: la radiación ultravioleta, que forma dímeros de timina; las radiaciones ionizantes, que rompen las cadenas; los agentes químicos, y la propia hidrólisis espontánea de las bases.

Sin mecanismos de corrección, un genoma humano de $3\cdot 10^{9}$ pares de bases acumularía decenas de miles de errores en cada replicación. Con ellos, la tasa final baja hasta un error por cada $10^{9}$ o $10^{10}$ nucleótidos, es decir, se mejora en cuatro o cinco órdenes de magnitud.

Su importancia es doble. Para la célula, porque una mutación en un gen esencial puede matarla, y una mutación en los genes que controlan el ciclo celular puede transformarla en tumoral: los cánceres hereditarios asociados a BRCA1 y BRCA2 o al síndrome de Lynch se deben precisamente a fallos en la reparación, y el xeroderma pigmentoso, en el que no se reparan los dímeros de timina, provoca cánceres de piel múltiples desde la infancia. Y para la especie, porque el ADN es el soporte de la información hereditaria y su fidelidad garantiza que los caracteres se transmitan sin degradarse generación tras generación.

Conviene matizar que la reparación no es perfecta ni conviene que lo sea: las mutaciones que escapan a ella son la fuente última de variabilidad genética y, con ella, de la evolución.

$\textbf{b) ¿En qué momentos puede darse esta reparación? [0,25 puntos]}$

En dos momentos distintos.

Durante la propia replicación, de forma inmediata: la ADN polimerasa comprueba cada nucleótido que acaba de añadir y, si no es el complementario, retrocede, lo elimina y coloca el correcto. Es la actividad correctora de pruebas.

Después de la replicación, en cualquier momento del ciclo celular. Aquí se incluyen la reparación de errores de apareamiento, que revisa el ADN recién sintetizado y distingue la hebra nueva de la molde, y los sistemas de reparación por escisión de bases o de nucleótidos, que actúan sobre las lesiones causadas por agentes externos y que funcionan en todo momento. Los puntos de control del ciclo celular detienen la división para dar tiempo a estas reparaciones.

$\textbf{c) Cite al menos un ejemplo de enzima encargada de realizar esta corrección. [0,25 puntos]}$

La propia ADN polimerasa, que además de sintetizar posee actividad exonucleasa $3'\rightarrow 5'$, con la que retira el nucleótido mal apareado.

Otros ejemplos: las endonucleasas de reparación, que cortan la cadena a ambos lados de la lesión; las glucosilasas, que eliminan bases alteradas; la fotoliasa, que deshace los dímeros de timina en presencia de luz, y la ADN ligasa, que sella la cadena una vez rellenado el hueco.