Daños en el ADN (natural)

Ir a: navegación, búsqueda de

Daños en el ADN es una alteración en la estructura química de ADN, como un descanso en un filamento de ADN, una base de la columna vertebral del ADN o una base químicamente modificada como 8-OHdG. Los daños al ADN que ocurre naturalmente pueden resultar de metabólico o hidrolítica procesos. Metabolismo libera compuestos que dañan el ADN incluyendo especies reactivas de oxígeno, especies de nitrógeno reactivo, reactiva carbonilo especies, la peroxidación lipídica productos y agentes alquilantes, entre otros, mientras que la hidrólisis hiende enlaces químicos en el ADN.[1] Naturalmente que ocurren daños de ADN se presentan más de 60.000 veces por día y por células de mamífero,[2] y como se indica más abajo.

Daños en el ADN son claramente diferente de mutación, aunque ambos son tipos de error en el ADN. Daños en el ADN son una estructura química anormal en el ADN, mientras que una mutación es un cambio en la secuencia de pares de bases estándar.

Mutación y daños en el ADN tienen diferentes consecuencias biológicas. Mientras que pueden sufrir más daños de ADN Reparación del ADN, dicha reparación no es 100% eficiente. Reparado sin daños de ADN se acumulan en no replicativa de las células, tales como las células en el cerebro o los músculos de los mamíferos adultos y pueden causan el envejecimiento.[3][4][5] (Ver también Teoría de daño de ADN del envejecimiento.) Para replicar las células, como las células que recubren el colon, se producen errores en la replicación de los últimos daños en el plantilla filamento de ADN o durante la reparación de daños de ADN. Estos errores pueden dar lugar a mutaciones o Epigenética alteraciones.[6] Ambos tipos de alteración pueden ser replicados y pasa a las generaciones posteriores de la célula. Estas alteraciones pueden cambiar la función genética o la regulación de la expresión génica y posiblemente contribuyen a la progresión a cáncer.

Contenido

  • 1 Daños de ADN son un problema importante para la vida
  • 2 Frecuencias de daños de ADN endógenos
  • 3 Niveles de estado estacionario de daños de ADN
  • 4 Consecuencias de natural ADN daños
  • 5 Véase también
  • 6 Referencias

Daños de ADN son un problema importante para la vida

Una indicación de que ADN daños son un problema importante para la vida es que procesos de reparación del ADN, para hacer frente a ubicuo que ocurren daños del ADN, se han encontrado en todos los organismos celulares en la reparación del ADN que ha sido investigado. Por ejemplo, en las bacterias, una red reglamentaria destinadas a reparar daños de ADN (llamados la respuesta SOS en Escherichia coli) se ha encontrado en muchas especies bacterianas. E. coli RecA, una enzima clave en el camino de la respuesta SOS, es el miembro definitorio de una clase ubicua de proteínas de filamento-intercambio de ADN que son esenciales para la recombinación homóloga, una vía que mantiene la integridad genómica por reparar el ADN roto.[7] Genes homólogos a RecA y a otros genes en el camino de la respuesta SOS centrales se encuentran en casi todos los genomas bacterianos secuenciados hasta la fecha, cubriendo un gran número de phyla, sugiriendo un origen antiguo y una ocurrencia generalizada de recombinational reparación de daños en el ADN.[8] Eucariotas recombinasas que son homólogos de RecA también están muy extendidos en los organismos eucariotas. Por ejemplo, en la levadura de fisión y los seres humanos, RecA homólogos promoción el intercambio de ADN-duplex-duplex necesario para la reparación de muchos tipos de lesiones del ADN.[9][10]

Otra indicación de que los daños de ADN son un problema importante para la vida es que las células hacen grandes inversiones en procesos de reparación del ADN. Como señala Hoeijmakers,[4] reparación de una rotura de doble cadena podría requerir más de 10.000 moléculas de ATP, como se utiliza en la señalización de la presencia de los daños, la generación de los focos de la reparación y la formación (en humanos) de la nucleofilament de RAD51 (intermedio en reparación recombinational homóloga). (RAD51 es un homólogo de RecA bacteriana).

Frecuencias de daños de ADN endógenos

La siguiente lista muestra algunas frecuencias con la cual surgen nuevo ADN daños de origen natural por día, debido a los procesos celulares endógenos.

  • Daño oxidativo
    • Seres humanos, por la célula por día
      • 10.000[11]
        11.500[12]
        2.800[13] daños específicos 8-oxoGua, 8-oxodG plus 5-HMUra
        2.800[14] daños específicos 8-oxoGua, 8-oxodG plus 5-HMUra
    • Ratas, por la célula por día
      • 74.000[12]
        86.000[15]
        100.000[11]
    • Ratones, por la célula por día
      • 34.000[13] daños específicos 8-oxoGua, 8-oxodG plus 5-HMUra
        47.000[16] oxo8dG daños específicos en hígado de ratón
        28.000[14] daños específicos 8-oxoGua, 8-oxodG, 5-HMUra
  • Depurinations
    • Células mamíferas, por celular al día
      • 2.000 a 10.000[17][18]
        9.000[19]
        12.000[20]
        13.920[21]
  • Depyrimidinations
    • Células mamíferas, por celular al día
      • 600[20]
        696[21]
  • Monocatenarias
    • Células mamíferas, por celular al día
      • 55.200[21]
  • Roturas de doble cadena
    • Células humanas, por ciclo celular
      • 10[22]
        50[23]
  • O6-methylguanines
    • Células mamíferas, por celular al día
      • 3.120[21]
  • Desaminación de la citosina
    • Células mamíferas, por celular al día
      • 192[21]

Es otro importante daño del ADN endógeno M1dG, (abreviación de 3-(2'-deoxy-beta-D-erythro-pentofuranosyl)-pyrimido[1,2-a]-purin-10(3H)-one). La excreción en la orina (probablemente reflejando tasa de ocurrencia) de M1dG puede ser tanto como 1,000-fold inferior del 8-oxodG.[24] Sin embargo, una medida más importante puede ser el nivel de estado estacionario en el ADN, reflejando tanto índice de ocurrencia y de reparación del ADN. El nivel de estado estacionario de M1dG es mayor que el de 8-oxodG.[25] Esto señala que algunos daños de ADN producidos a un ritmo bajo pueden ser difíciles de reparar y permanecer en el ADN en un nivel alto de estado estacionario. Ambos M1dG[26] y 8-oxodG[27] son mutágenos.

Niveles de estado estacionario de daños de ADN

Los niveles de estado estacionario de ADN daños representan el equilibrio entre la formación y la reparación. Más de 100 tipos de daño oxidativo del ADN han sido caracterizados, y 8-oxodG constituye alrededor del 5% de los daños oxidativos de estado estacionario en el ADN.[28] Donadores et al.[29] calculaba que había estado estacionario 24.000 oxidativo aductores de ADN por célula en ratas jóvenes y 66.000 aductos por la célula en ratas viejas. Esto refleja la acumulación de daño en el ADN con la edad. Acumulación de daño de ADN con la edad se describe más en Teoría de daño de ADN del envejecimiento.

Swenberg et al.[30] medir cantidades medias de estado estacionario seleccionado endógenos daños de ADN en células de mamíferos. Los daños más comunes siete evaluaban se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Estado estacionario cantidades de ADN endógeno daña
Lesiones endógenas Número por la célula
Un sitios 30.000
N7 - guanina (2-hydroxethyl) (7HEG) 3.000
8-hydroxyguanine 2.400
7-(2-oxoetil) guanina 1.500
Aductores de formaldehído 960
Acroleína-deoxyguanine 120
Malondialdehído-deoxyguanine 60

Evaluación de daños de estado estacionario en tejidos específicos de la rata, Nakamura y Swenberg[31] indicó que el número de sitios un varió de unos 50.000 por la célula en hígado, riñón y pulmón a unos 200.000 por la célula en el cerebro.

Consecuencias de natural ADN daños

Las células somáticas diferenciadas de mamíferos adultos generalmente replicar con poca frecuencia o en absoluto. Tales células, incluyendo, por ejemplo, las neuronas del cerebro y los miocitos del músculo, tienen poco o ningún recambio celular. Las células no replicativa generalmente no generan mutaciones debido a errores de ADN inducida por el daño de la replicación. Estas células no replicativa no comúnmente dar lugar al cáncer, pero acumulan daños del ADN con el tiempo que probablemente contribuyen al envejecimiento (véase Teoría de daño de ADN del envejecimiento). En una celda no replicativa, una sola rotura u otro tipo de daño en el transcrito hebra de ADN puede bloquear la transcripción del RNA polimerasa II catalizada.[32] Esto podría interferir con la síntesis de la proteína codificada por el gen en el que se produjo la obstrucción para.

Brasnjevic et al.[33] resume la evidencia muestra que monocatenarias se acumulan con la edad en el cerebro (aunque acumulación difiere en las diferentes regiones del cerebro) y que monocatenarias son los daños más frecuentes de ADN de estado estacionario en el cerebro. Como se señaló anteriormente, estos monocatenarias acumuladas se esperaría para bloquear la transcripción de los genes. Consistente con esto, como ha comentado el de Hetman et al.,[34] 182 genes fueron identificados y demostrados que han reducido la transcripción en los cerebros de las personas mayores de 72 años, en comparación a la transcripción en los cerebros de esos menores de 43 años de edad. Cuando se evaluaron 40 proteínas particulares en un músculo de ratas, la mayoría de las proteínas mostraron disminuciones significativas durante el envejecimiento de 18 meses (rata maduro) a (de rata) de 30 meses de edad.[35]

Otro tipo de daño en el ADN, la rotura del filamento doble, fue demostrada para causar la muerte celular (pérdida de las células) a través de apoptosis.[36] Este tipo de daño en el ADN no se acumula con la edad, desde una vez que una célula se perdió a través de apoptosis, su daño de doble cadena se perdería con ello.

Véase también

  • Envejecimiento
  • Envejecimiento cerebral
  • Daño directo al ADN
  • ADN
  • ADN aducto
  • Teoría de daño de ADN del envejecimiento
  • Reparación del ADN
  • Replicación del ADN
  • Daño del Radical libre de ADN
  • Recombinación homóloga
  • Meiosis
  • Mutación
  • Competencia natural
  • Origen y función de la meiosis
  • Especies reactivas de oxígeno

Referencias

  1. ^ De Bont R, furgoneta de daños en el ADN endógeno Larebeke N. (2004) en los seres humanos: una revisión de datos cuantitativos. Mutagénesis 3:169-185. Revisión. PMID 15123782
  2. ^ Carol Bernstein, Anil R. Prasad, Valentine Nfonsam y Harris Bernstein (2013). Daños en el ADN, la reparación del ADN y cáncer, nuevas direcciones de investigación en la reparación del ADN, Prof. Clark Chen (Ed.), ISBN 978-953-51-1114-6InTech, DOI: 10.5772/53919. Disponible desde: https://www.intechopen.com/books/New-Research-directions-in-DNA-Repair/DNA-damage-DNA-Repair-and-Cancer
  3. ^ Bernstein H, Payne CM, Bernstein C, Garewal H, Dvorak K (2008). Cáncer y envejecimiento, como consecuencias de reparado sin daños en el ADN. En: Nueva investigación sobre ADN daños (editores: Honoka Kimura y Aoi Suzuki) Nova Science Publishers, Inc., Nueva York, capítulo 1, págs. 1-47. acceso abierto, pero de sólo lectura https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=43247 ISBN 978-1604565812
  4. ^ a b Hoeijmakers JH. (2009) ADN daños, el envejecimiento y el cáncer. N Engl J Med. 361 (15): 1475-1485. Revisión. PMID 19812404
  5. ^ Freitas AA, de Magalhães JP. (2011) un examen y una evaluación de la DNA dañan la teoría del envejecimiento. Mutat res 728(1-2):12-22. Revisión. Doi:10.1016/j.mrrev.2011.05.001 PMID 21600302
  6. ^ O ' hagan HM, Mohammad HP, roturas de doble hebra Baylin SB. (2008) pueden iniciar silenciamiento génico e inicio de SIRT1-dependiente de la metilación del ADN en una isla CpG promotor exógeno. PLoS Genet. 8: e1000155. Doi:10.1371/Journal.pGEN.1000155 PMID 18704159
  7. ^ Campana JC, tablón JL, CC Dombrowski, Kowalczykowski SC. (2012) directa de imágenes de RecA nucleación y crecimiento de las moléculas individuales de ssDNA SSB-revestida. Naturaleza 491 (7423): 274-278. doi: 10.1038/nature11598. PMID 23103864
  8. ^ Erill I, S Campoy, Barbé J. (2007) eones de angustia: una perspectiva evolutiva de la respuesta SOS bacteriana. FEMS Microbiol Rev. 6:637-656. Revisión. Doi:10.1111/j.1574-6976.2007.00082.x PMID 17883408
  9. ^ Murayama Y, Kurokawa Y, Mayanagi K, Iwasaki H. (2008) formación y migración de rama de uniones Holliday mediada por recombinasas eucariotas. Naturaleza 451 (7181): 1018-1021. PMID 18256600
  10. ^ Holthausen JT, Wyman C, Kanaar R. (2010) regulación de la DNA del filamento intercambio de recombinación homóloga. La reparación del ADN (Amst) 9 (12): 1264-1272. PMID 20971042
  11. ^ a b Ames BN, Shigenaga MK, Hagen TM. Oxidantes (1993), antioxidantes y las enfermedades degenerativas del envejecimiento. Proc Natl Acad Sci U S A. 90 (17): 7915-7922. Revisión. PMID 8367443
  12. ^ a b Helbock HJ, Beckman KB, Shigenaga MK, Walter PB Woodall AA, Yeo HC, Ames BN (1998) ADN oxidación cuestiones: el análisis de detección HPLC-electroquímica de 8-oxo-desoxiguanosina y 8-oxo-guanina. Proc Natl Acad Sci U S A. 95(1): 288-293. PMID 9419368
  13. ^ a b Foksinski M, Rozalski R, Guz J, Ruszkowska B, Sztukowska P, Piwowarski M, Klungland A, excreción urinaria (2004) Olinski R. de ADN reparar productos correlativos con tasas metabólicas así como con la máxima esperanza de vida de diferentes especies de mamíferos. Libre Radic Biol Med 37(9) 1449-1454. PMID 15454284
  14. ^ a b Tudek B, Winczura A, Janik J, Siomek A, Foksinski M, Oliński R. (2010). Implicación del ADN oxidativamente dañados y reparación en el desarrollo de cáncer y envejecimiento. Soy J Transl Res 3:254-284. PMID 20589166
  15. ^ Fraga CG, Shigenaga MK, Parque JW, Degan P, Ames BN oxidativa daños al ADN durante el envejecimiento: 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina en rata órgano ADN y orina. Proc Natl Acad Sci U S A 4533-4537 1990;87(12). PMID 2352934
  16. ^ Hamilton ML, Guo Z, Fuller CD, Van Remmen H, WF, SN Austad, Troyer DA, Thompson de la sala I, A. Richardson (2001). Una evaluación fiable de los niveles de 8-oxo-2-desoxiguanosina en ADN nuclear y mitocondrial, utilizando el método de yoduro de sodio para aislar ADN. Ácidos nucleic Res 29 (10): 2117-2126. PMID 11353081
  17. ^ Lindahl T, Nyberg B. (1972) tasa de depurinación del ácido desoxirribonucléico nativo. Bioquímica 11(19) 3610-3618.Doi:10.1038/362709a0 PMID 4626532
  18. ^ Lindahl T. (1993) la inestabilidad y la decadencia de la estructura primaria del ADN. Naturaleza 362(6422) 709-715. PMID: 8469282
  19. ^ Nakamura J Walker View, Upton PB, Chiang SY, YW Kow, Swenberg JA. Ensayo sitio apurinic/apyrimidinic altamente sensibles puede detectar depurinación espontánea y químicamente inducido bajo condiciones fisiológicas. Cáncer Res 1998;58(2) 222-225. PMID 9443396
  20. ^ a b Lindahl T. (1977) actuando sobre lesión espontánea en el ADN de las enzimas de reparación del ADN. En: WW Nichols y Murphy DG (eds.) procesos de reparación del ADN. Especialistas en simposios, Miami p225-240. ISBN 088372099 X ISBN 978-0883720998
  21. ^ a b c d e Tice, R.R. y Setlow, la reparación del ADN R.B. (1985) y replicación en células y organismos de envejecimiento. En: Pinzón EE y Schneider (eds.) EL manual de la biología del envejecimiento. Van Nostrand Reinhold, Nueva York. Páginas 173-224. ISBN 0442225296 ISBN 978-0442225292
  22. ^ Haber JE. Recombinación del ADN (1999): la conexión de replicación. Trends Biochem Sci 24(7) 271-275. PMID 10390616
  23. ^ Vilenchik MM, AG Knudson. Roturas de doble cadena de ADN endógeno (2003): producción, fidelidad de reparación y la inducción de cáncer. Proc Natl Acad Sci U S A 100(22) 12871-12876. PMID 14566050
  24. ^ Chan SW, Dedon PC. (2010) el destino biológico y metabólico del ADN endógeno dañar los productos. J 2010:929047 de los ácidos nucleicos. PMID 21209721
  25. ^ Kadlubar FF, Anderson KE, Häussermann S, Lang NP, Barone GW, Thompson PA, MacLeod SL, Chou MW, Mikhailova M, Plastaras J, Marnett LJ, Nair J, Velic yo, Bartsch H. (1998) comparación de ADN aducto niveles asociados con el estrés oxidativo en páncreas humano. Mutat res 2:125-33. PMID 9748537
  26. ^ LA VanderVeen, Hashim MF, Shyr Y, Marnett LJ. Inducción de frameshift y mutaciones de sustitución par de bases por el ADN mayor aducción del malondialdehído carcinógeno endógena. (2003) Proc Natl Acad Sci U S A 100 (24): 14247-14252. PMID 14603032
  27. ^ Tan X, AP Grollman, Shibutani S. (1999) la comparación de las propiedades mutagénicas de lesiones 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyadenosine y 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine del ADN en células de mamíferos. Carcinogénesis 20 (12): 2287-2292. PMID 10590221
  28. ^ Hamilton ML, Guo Z, Fuller CD, Van Remmen H, Ward WF, SN Austad, Troyer DA, Thompson I, A. Richardson (2001) A una evaluación fiable de los niveles de 8-oxo-2-desoxiguanosina en ADN nuclear y mitocondrial, utilizando el método de yoduro de sodio para aislar ADN. Ácidos nucleic Res. 29 (10): 2117-26. PMID 11353081
  29. ^ Helbock HJ, Beckman KB, Shigenaga MK, Walter PB Woodall AA, Yeo HC, Ames BN (1998) ADN oxidación cuestiones: el análisis de detección HPLC-electroquímica de 8-oxo-desoxiguanosina y 8-oxo-guanina. Proc Natl Acad Sci U S A 1:288-293. PMID 9419368
  30. ^ Swenberg JA, Lu K, Moeller A.C., Gao L, Upton PB, Nakamura J, Starr TB. Aductores de ADN (2011) endógenos y exógenos: su papel en la carcinogénesis, epidemiología y evaluación de riesgos. Toxicol SCI. 120(Suppl 1):S130-45. PMID 21163908
  31. ^ Nakamura J, Swenberg JA. (1999) endógeno apurinic/apyrimidinic sitios en el ADN genómico de los tejidos mamíferos. Cáncer Res. 59 (11): 2522-2526. PMID 10363965
  32. ^ Kathe SD, Shen GP, Wallace SS. (2004) monocatenario entra ADN pero no oxidativo ADN daños base bloque elongación transcripcional por la ARN polimerasa II en extractos nucleares de células HeLa. J Biol Chem. 279 (18): 18511-18520. PMID 14978042
  33. ^ Brasnjevic yo, Hof PR, HW Diana, Schmitz C. (2008) acumulación de pérdida de daños o neurona de ADN nuclear: base molecular para un nuevo enfoque para comprender la vulnerabilidad neuronal selectiva en enfermedades neurodegenerativas. Reparación del ADN (marco). 7:1087-1097. PMID 18458001
  34. ^ Hetman M, Vashishta A, dañan mecanismos neurotóxicos Rempala G. (2010) de ADN: centrarse en la inhibición transcripcional. J Neurochem. 6:1537-1549. doi: 10.1111/j.1471-4159.2010.06859.x. Revisión. PMID 20557419
  35. ^ Piec I, Listrat A, Alliot J, C Chambon, Taylor RG, Bechet D. (2005) análisis del proteoma diferencial del envejecimiento en el músculo esquelético de rata. FASEB J. 9:1143-5. PMID 15831715
  36. ^ Carnevale J, Palander O, LA Seifried, Dick FA. ADN (2012) dañar señales a través de moléculas de E2F1 diferencialmente modificadas para inducir apoptosis. Mol Cell Biol. 5:900-912. PMID 22184068


  • Issoria lathonia.jpgPortal de biología
  • Rod of Asclepius2.svgPortal de medicina

Otras Páginas

Obtenido de"https://en.copro.org/w/index.php?title=DNA_damage _ (naturally_occurring) & oldid = 619415441"