05/04/2013

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Xeroderma pigmentosa (XP)Ataxia-telangiectasia (A-T)

Patologías asociadas a defectosen la reparación del DNA

Defectos en los mecanismos de reparación del DNA setraducen en una gran probabilidad de desarrollar ciertostipos de cáncer.

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Xeroderma Pigmentosa: ETIOLOGÍA E INCIDENCIA

XP es un desorden autosómico recesivo de la reparacióndel DNA, genéticamente heterogéneo, que se caracterizapor una gran sensibilidad a los rayos UV.En E.U. y Europa la prevalencia es de 1 en 1 millón,mientras que en Japón es de 1 en 100,000.

REPARACIÓN DE DÍMEROS DE TIMINAEl tipo más común de daño al DNAoriginado por luz UV lo constituye laformación de dímeros de timina.

La mayoría de los microorganismostienen vías redundantes para lareparación de estos dímeros:reparación por escisión de nucleótidos(NER) o de bases y fotoliasas.Los mamíferos tienen a NER comoúnica vía de reparación.

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La reparación por escisión de nucleótidos (NER)involucra al menos 30 proteínas en humanos.

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En genes que están siendo transcritos, el DNAdañado bloquea a la Polimerasa II. Esta polimerasainicia la reparación (reparación acoplada a latranscripción).

En el resto del genoma o en cadenas no transcritas elcomplejo de reparación por escisión de nucleótidosidentifica el DNA dañado al detectar distorsiones enla hélice (reparación global del genoma).

REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE NUCLEOTIDOS EN EUCARIONTES

TFIIH (XPB + XPD) actividad de helicasa.

XPA y RPA mantienen abierta la doble hélice de DNA.

XPA guía a las endonucleasas para realizar el corte del DNA.

Endonucleasa XPG corta el DNA en 3’.

El complejo ERCC1-XPF corta el DNA en 5’.

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Sin embargo, los mamíferos tienen una vía que les permitepolimerizar la cadena nueva de DNA durante lareplicación aún en la presencia de dímeros de pirimidinas= Polimerasa susceptible a errores.

DNA Polimerasa ηIncorpora dosadeninas frente a undímero de timina.

Cuando falla la DNA polimerasa η, se detiene lareplicación y se utilizan otras polimerasas menos fielespara polimerizar a través de la lesión.

En células normales el sistema NER trabaja en conjuntocon la DNA polimerasa η reparando o polimerizando através de dímeros de pirimidinas para mantener lareplicación y el crecimiento celular.

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PATOGÉNESISXP es originada por mutaciones en genes que codificancualquiera de al menos 7 diferentes componentes delsistema NER, dando lugar a siete diferentes gruposgenéticos denominados XPA-XPG.

Grupo Gen Proceso afectado

XPA XPA Reconocimiento de DNA dañado

XPB ERCC3 Desenrrollamiento de DNA

XPC XPC Reconocimiento de DNA dañado

XPD ERCC2 Desenrrollamiento de DNA

XPE DDB2 Reconocimiento de DNA dañado

XPF ERCC4 Endonucleasa

XPG ERCC5 Endonucleasa

XPV POLH Síntesis trans-lesión.

XP también es originada por una mutación en el gen XPVel cual codifica para la polimerasa susceptible a errores:pol-η. La XP-V se caracteriza por una tasa de mutaciónmás alta.

La célula utiliza otras polimerasas de menor fidelidad ypor lo tanto más mutagénicas.

Debido a la reducida o nula capacidad de reparación enpacientes con XP, esto resulta en la acumulación de grancantidad de mutaciones oncogénicas.Pacientes con XP desarrollan fácilmente cáncer de pieldebido a la exposición a rayos UV.

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FENOTIPO E HISTORIA NATURALLos pacientes con XP desarrollan lossíntomas entre el primero y segundo año deedad.Síntomas iniciales incluyen bronceado muyfácil, fotosensibilidad, pecas y fotofobia.El daño cutáneo continuo originaenvejecimiento prematuro de la piel,queratosas pre-malignas y neoplasmasbenignos y malignos.45% de los pacientes desarrollan carcinomas y5% desarrollan melanomas.Además, la mayoría de los pacientespresentan anomalías oculares y algunospresentan degeneración neural progresiva.

La neurodegeneración puede deberse a la inhabilidad dereparar DNA dañado por radicales libres de oxígenogenerados endógenamente en neuronas.

Ya que el sistema de reparación por escisión de nucleótidostambién corrige DNA dañado por carcinógenos químicos, lospacientes con XP tienen de 10 a 20 veces más incidencia deneoplasmas internos como tumores cerebrales, leucemia,tumores pulmonares y carcinomas gástricos.Las principales causas de muerte son carcinoma de piel ymelanoma metastático.

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DESCUBRIMIENTO DE LOS GRUPOS DE COMPLEMENTACIÓN DE XP

Fusión de células de cultivo derivadas de pacientes conXP condujo al descubrimiento de 8 grupos decomplementación.

Sensible a UV Resistente a UV

Sensible a UV Sensible a UV

Fusión Fusión

XPA- XPA- XPA- XPF-

Aquellas combinaciones que no complementan losdefectos en la reparación del DNA se asignaron almismo grupo de complementación debido a quesugieren que ambas células parentales contienen lamutación en el mismo gen.

Combinaciones de células que complementan losdefectos en la reparación del DNA indican que lascélulas parentales presentan dos mutacionesdiferentes por lo que se asignaron a 2 grupos decomplementación distintos.

XPA

XPB

XPC

XPD

XPE

XPF

XPG

XPV

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ATAXIADentro de los daños al DNA los cortes de doble cadena (DSBs)pueden originar rearreglos cromosómicos, senescencia, tumores ymuerte celular.La reparación de este daño es dependiente de cinasas como ATM(Ataxia-Telangiectasia Mutated) y ATR.

Éstas fosforilan proteínas (700 aprox.) que:

Transducen señales de daño al DNAInician la reparaciónInducen la apoptosisRegulan ciclo celular

EL COMPLEJO MRNUno de los blancos de ATM es el complejo MRN el cual estáimplicado en:

Replicación y Reparación del DNA por RecombinaciónHomóloga y por Unión de Extremos no Homólogos (NHEJ)Mantenimiento de telómerosControl de ciclo celularY está formado por las proteínas

MRE11, RAD50 y NBS1.

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LA PROTEÍNA ATMDominio catalítico en C-terminal.Es citosólica y nuclear.Se activa por autofosforilación en residuos de Ser.Fosforila proteínas en el motivo S/T-Q.Forma un dímero inactivo que se disocia en monómeros activos.

Mutaciones en gen ATM origina la Ataxia Telangiectasia.

MODELO DE REPARACIÓN DE DSBsLa proteína RPA y el complejo MRN se han propuestocomo sensores del daño al DNA y activadores de lacinasa ATM.El complejo MRN cumple 2 funciones importantes en laactivación de ATM:

Incrementa la concentración local de extremos de DNAcslo cual induce la monomerización de ATM.NBS1 se une a estos monómeros y los activa.

ATM induce el arresto del ciclo celular a través de p53 yfosforila a muchas otras proteínas importantes para lareparación del daño por recombinación homóloga.

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Detención del ciclo celular

REPARACIÓN PORRECOMBINACIÓNHOMOLOGA

Participan proteínas comoRAD51, RAD52, RAD54,MRE11, RPA, BRCA1 yBRCA2.

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Ataxia-Telangiectasia: FENOTIPODesorden autosómico recesivo que se caracteriza por:

Ataxia progresivaTelangiectasia ocular y cutáneaInmunodeficienciaPredisposición a neoplasias (linfoma,

leucemia)Translocaciones cromosómicasSensibilidad a radiaciones