Mecanismos de reparación del ADN

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Mecanismos de reparación del ADN
Introducción
El ADN está expuesto constantemente a agentes f ísicos, 
químicos o biológicos que pueden originar mutaciones y 
alterar la información genética del individuo. Las modifi ca-
ciones en el ADN pueden surgir por moléculas o mecanis-
mos endógenos del metabolismo celular, errores en el 
proceso de la replicación del ADN, ciertas infecciones vira-
les e incluso por factores ambientales como la luz ultravio-
leta, agentes químicos o la radiación ionizante. Estos factores 
interfi eren en procesos como la transcripción y la replica-
ción, e inclusive pueden provocar un descontrol en la divi-
sión celular. La variabilidad genética también es necesaria 
para proporcionar adaptabilidad a las especies al cambiante 
medio ambiente; no obstante, cierta información genética 
es crucial y su modifi cación sería incompatible con la super-
vivencia del organismo. Para preservar la información gené-
tica lo más fi elmente posible el organismo dispone de 
mecanismos complejos de reparación del ADN. En la mayo-
ría de las ocasiones los cambios en el ADN no se manifi es-
tan con cambios fenotípicos y no presentan efectos adversos 
en el organismo; pero algunas mutaciones sí pueden llegar a 
ser fatídicas, por lo que su persistencia se trata de evitar 
mediante mecanismos de reparación que implican com-
plejos sistemas enzimáticos que buscan corregir las muta-
ciones. Varias enfermedades humanas, conocidas como 
síndromes de inestabilidad cromosómica, y ciertos tipos 
de cánceres están relacionados con fallas en los sistemas de 
reparación del ADN.
Tipos de daño en el ADN
Las lesiones en el ADN pueden ocurrir espontáneamente o 
pueden estar causadas por la exposición a agentes mutagé-
nicos. La desaminación, la depurinización y el daño oxida-
tivo de las bases nitrogenadas son algunos de los daños que 
se producen en el ADN de forma espontánea. La desamina-
ción consiste en la pérdida de grupos amino. En condicio-
nes normales la desaminación de la citosina produce 
uracilo, base nitrogenada que no forma parte del ADN; esta 
base se aparea preferentemente con la adenina en lugar de 
hacerlo con la guanina, produciendo así la conversión de un 
par de GC en un par de AT (fi gura 9-1A).
La depurinización consiste en la eliminación del enlace 
N-glucosídico entre la base nitrogenada y el azúcar, con la
consiguiente pérdida de un residuo de adenina o guanina.
Como consecuencia aparecen sitios apurínicos en el ADN
que conducen a un daño genético importante, ya que duran-
te la replicación estos sitios no pueden unir una base com-
plementaria a la purina original perdiéndose un nucleótido
en la cadena de ADN recién sintetizada.
En todos los seres vivos el metabolismo normal aerobio 
produce especies reactivas de oxígeno como los radicales 
superóxido (O2), peróxido de hidrógeno (H2O2) y radicales 
hidroxilo, moléculas que causan daños oxidativos en el 
ADN. Las principales alteraciones que originan estos radi-
cales libres son la formación de una 8-oxo guanosina y el 
glicol de timina que bloquean la replicación del ADN si no 
se reparan (fi gura 9-1B).
Agentes alquilantes. Añaden grupos alquilo (etilo o 
metilo) a las bases nitrogenadas y alteran su patrón de apa-
reamiento bloqueando la replicación. Uno de los sitios más 
propensos a la alquilación es el oxígeno del carbono 6 de la 
guanina formándose O6-metilguanina, que se aparea de 
modo incorrecto con la timina, provocando transiciones 
de un par de bases GC por un par AT.
Agentes intercalantes. Son compuestos que se inter-
calan entre los nucleótidos del ADN y producen adiciones 
de un solo par de nucleótidos. Entre los componentes quí-
micos intercalantes se encuentran la profl avina, la acridina 
y el etidio. Cuando estas adiciones se producen en un gen, 
puede producirse consecuencias importantes en la traduc-
CAPÍTULO 9 • Mecanismos de reparación del ADN 83
ción de su ARNm, ya que altera la secuencia codifi cadora 
en su marco de lectura correcto.
Análogos de bases. Son compuestos químicos con 
estructura similar a la de las bases nitrogenadas normales y 
se pueden incorporar al ADN en lugar de éstas. Debido a 
que los análogos de bases presentan diferencias estructura-
les con las bases convencionales, se aparean de forma in-
correcta, lo que provoca errores frecuentes en el proceso de 
replicación. El 5-bromouracilo (5BrU) es análogo de la timi-
na que contiene un bromo en el carbono 5. En su forma 
cetónica, el 5BrU forma un par de base con la adenina, 
mientras que en su forma enólica lo hace con la guanina. Si 
se incorpora la forma cetónica del bromouracilo, se produce 
una transición AT-GC y si se incorpora la forma enólica 
se produce una transición GC-AT (fi gura 9-2).
Energía ionizante. La exposición del ADN a la luz 
ultravioleta (UV) produce dímeros de pirimidinas, sobre 
todo de timinas, cuando hay dos timinas consecutivas en la 
misma cadena de ADN. La luz UV produce que se formen 
enlaces covalentes entre dos pirimidinas contiguas, lo que 
interfi ere con la unión normal de las bases nitrogenadas con 
la cadena complementaria. La radiación UV induce también 
transiciones GC–AT, transversiones, mutaciones con cam-
bio de marco de lectura, duplicaciones y deleciones (véase el 
capítulo 8). La radiación ionizante produce daño directo en 
las bases nitrogenadas del ADN e induce la gene-ración de 
especies reactivas de oxígeno. Además, produce roturas del 
enlace N-glucosídico que conducen a la formación de sitios 
apurínicos, así como rompimientos en la doble cadena del 
ADN, responsables de efectos letales en la célula. Estas lesio-
nes ocasionan cambios permanentes en el ADN que pue-
den alterar la secuencia codifi cadora o reguladora de un gen 
e impedir el uso del ADN como plantilla para la replicación 
y transcripción.
Sistemas de reparación del ADN
Para minimizar el daño del material genético el organismo 
dispone de diversos sistemas de reparación que se activan 
dependiendo del tipo de daño provocado en el genoma. 
Estos mecanismos de reparación se pueden clasifi car en 
cuatro categorías: reparación directa, reparación por esci-
sión, reparación de emparejamientos erróneos (aparea-
mientos incorrectos) y reparación de roturas de doble 
cadena.
Reparación directa
La reparación directa involucra sistemas que eliminan 
directamente el daño en el ADN inmediatamente después 
de producidos. Este tipo de reparación no es muy común, 
ya que hay algunos daños en el ADN irreversibles. La fo-
torreactivación es el mecanismo de organismos procariotes 
mediante la enzima fotoliasa para reconocer los dímeros de 
pirimidinas producidos por la luz UV. Esta enzima se une al 
dímero de timina y utiliza la energía de la luz para romper 
los enlaces covalentes entre las pirimidinas, con lo que logra 
que vuelvan a formar complementariedad con la cadena 
antiparalela (fi gura 9-3). Otro tipo de enzimas que partici-
Figura 9-1. Desaminación y daño oxidativo de las bases.
Figura 9-2. Análogos de bases.
OH
H
H
H
N
N
N
O
O
ON
O
OO
O
dR
dR
N N
HNHN
NHCH3
NH2N
N
Uracilo
Desaminación
Citosina
Glicol de timidina
8-Oxo-hidroxiguanosina
(8-Oxo-G)
H
OH3
4
2 7
1
6
A)
B)
Br
H
N
N
N
O
O
O.... H N
N
N
5-BU en forma
cetónica
5-BU en forma
cetónica
Adenina
Guanina
Br
N
N.... H
O.... H
N
N
N
H
N
N
O-
H.... N
B)
A)
84 PARTE I • Conceptos básicos de biología molecular
pan en este sistema de reparación son las alquiltransferasas, 
enzimas que eliminan los grupos alquilos de la guanina y 
restauran la estructura original, sin la necesidad de alterar el 
esqueleto del ADN.
Sistemas de reparación por escisión: 
reparación por escisión de bases y
reparación por escisión de nucleótidos
Reparación por escisión de bases
El sistema de reparación por escisión de bases (base excision 
repair, BER) elimina del genoma las bases dañadas que se 
producen por alquilación, radiación ionizante, oxidación 
y desaminación. En este sistema intervienen las enzimas 
denominadasADN glucosilasas, de las cuales existen por lo 
menos ocho tipos distintos específi cos para cada lesión. La 
reparación se realiza hidrolizando el enlace glucosídico 
entre la base nitrogenada y el azúcar, con lo que se elimina la 
base dañada. Esta rotura genera sitios apurínicos o apirimi-
dínicos reconocidos por una AP endonucleasa 1 (APE-1) 
que rompe el enlace fosfodiéster adyacente. Posteriormente, 
la ADN polimerasa β adiciona los nucleótidos para rellenar 
el hueco generado empleando la cadena que no está dañada 
como molde. El fragmento recién sintetizado forma el enla-
ce fosfodiéster faltante para su ligación gracias a la ligasa 
(fi gura 9-4).
Reparación por escisión de nucleótidos
El sistema de reparación por escisión de nucleótidos 
(nucleotide excision repair, NER) reconoce cualquier lesión 
que provoque una distorsión importante en la doble cadena 
del ADN. Implica en primer lugar el reconocimiento del 
daño en la secuencia del ADN; posteriormente, una endo-
nucleasa hidroliza los enlaces fosfodiéster a cada lado y 
varios pares de bases de distancia de la lesión, y se elimina 
el fragmento de ADN de cadena sencilla que presenta la 
lesión. El hueco que se genera por la rotura se rellena con 
ayuda de la ADN polimerasa I y, por último, la ligasa sella la 
cadena que se sintetiza. Defectos en las proteínas de este 
sistema provocan el síndrome xeroderma pigmentosa (XP).
En Escherichia coli esta reparación la llevan a cabo cua-
tro proteínas: UvrA, UvrB, UvrC y UvrD (UV resistant). 
UvrA y UvrB se unen para formar un complejo que se 
encarga de reconocer las distorsiones en la cadena de ADN. 
Una vez que localizan el daño, UvrA se disocia del complejo; 
UvrB separa la doble cadena de ADN; a continuación, UvrC 
se une a UvrB, y el complejo corta a siete nucleótidos de 
Figura 9-3. Reparación de dímeros de timina.
Figura 9-4. Reparación por escisión de bases.
G
Luz UV FotoliasaDímero de T
C
G G
GG
G G G G
G G G
GG G
G
A
AA A
AC C
C C C
CC
CC
CC
CC C
A A A
AA A
AT
T
T
T
T
AA A
TT
T
T
T
T
TT
TT
G G GA A CT
GGAA A CC C TT
TT U
G G GA A CT
GGAA A CC C TT
TT
G G GA A CCT
GGAA A CC C TT
TT
GGAA A CC C TT
G G GA CT
La endonucleasa corta el ADN
y la exonucleasa elimina los 
nucleótidos
La polimerasa I rellena el hueco 
generado y se liga el fragmento
La glucosilasa elimina 
la base dañada
CAPÍTULO 9 • Mecanismos de reparación del ADN 85
distancia en dirección 5´ y cuatro en dirección 3’ del sitio de 
la lesión. Posteriormente, UvrD, una helicasa, ayuda a libe-
rar el fragmento y, por acción de la ADN polimerasa I y la 
ligasa, se rellena el hueco generado con el corte (fi gura 9-5).
Sistema 8-oxo guanina
La radiación UV, la radiación ionizante y algunos agentes 
químicos pueden provocar que las bases del ADN se oxi-
den. Una base muy susceptible de oxidación por especies 
reactivas de oxígeno (ROS) es la guanina, que como conse-
cuencia se transforma en 8-oxo guanina (GO) u 8-hidroxi-
guanina, que en lugar de unirse a la citosina se unirá a una 
adenina y producirá un par erróneo G-A. Este error ocasio-
nará, después de la replicación, una sustitución de C por A 
en el genoma, error que si no se repara se transmitirá a la 
siguiente generación como un cambio permanente.
En humanos, una enzima llamada ADN OGG1 recono-
ce a la adenina unida con la GO, elimina la base incorrecta 
(adenina) y la sustituye por la citosina correcta (fi gura 9-6). 
Las enzimas participantes en este sistema en procariotes 
son mutM y mutY (metil-directed mismatch repair).
Sistema de reparación de los
apareamientos erróneos
Este sistema se basa en la reparación de las bases mal apa-
readas y la corrección de los bucles que se producen en la 
cadena de ADN como consecuencia del deslizamiento de 
la polimerasa durante la replicación. El ejemplo más clásico 
de este sistema de reparación es el que utiliza E. coli, en el 
que participan tres proteínas: MutS, MutL y MutH. La pro-
teína MutS reconoce las bases mal apareadas y se une a 
ellas; MutL permitirá que se forme el complejo de repara-
ción y, a su vez, activará MutH, con actividad de endonu-
cleasa; además producirá la rotura de la cadena donde se 
localiza la base mal apareada, y MutH tiene la capacidad de 
discriminar la cadena que se tiene que reparar por el fenó-
meno de hemimetilación. La enzima Dam metilasa (ADN 
adenine methylation) se encarga de la metilación de la 
secuencia 5´-GATC-3´ en las dos cadenas, por lo que des-
pués de que ocurra la replicación del ADN, la única cadena 
metilada será la parental, mientras que la cadena de nueva 
síntesis no estará metilada y se reconocerá como la cadena 
que se ha de reparar. Una vez que se elimina el segmento 
con la base mal apareada, la polimerasa III añade la base 
correcta (fi gura 9-7). Este sistema de reparación también 
puede encontrarse en células eucariotas, donde participan 
dos proteínas: la MSH y MLH, análogos de MutS y MutL, 
respectivamente. Un defecto en este sistema provoca ines-
tabilidad cromosómica asociada a enfermedades como el 
cáncer de colon.
Sistema SOS
Este sistema responde a la acumulación de ADN de cadena 
sencilla cuando el proceso de replicación se bloquea. Está 
integrado por más de 40 genes, que son activados por la 
proteína RecA (recombination protein A) en procariotes. 
En ausencia de daño, los genes SOS (save our soul) se 
encuentran unidos a su represor LexA. El ADN de cadena 
sencilla es una señal de activación para la proteína RecA 
que se une al ADN de cadena sencilla (ADNss) e interactúa 
con el represor LexA, lo que facilita su autoproteólisis; esto 
induce la transcripción de los genes que contienen la caja 
SOS (fi gura 9-8). Con ello, aumentan los niveles de las pro-
teínas lexA, recA, UvrA, UvrB y UvrD. Por tanto, el primer 
mecanismo de reparación que se activa en respuesta a SOS 
Figura 9-5. Reparación por escisión de nucleótidos.
Figura 9-6. Sistema de reparación GO.
GG
G
A A
AC CC
C G G
G G GGG AAAA A A C CCC CT T TT
TT
T
T T
T C
A
3´
5´ 3´
5´
GG GA AAC CCC
G G GG
G G
G AAAA A A C CCC CT T TT
TT T
T T
T CA
3´
5´ 3´
5´
GG GA AAC CCC
G G GG
G G
G AAAA A A C CCC CT T TT
TT T
T T
T CA
3´
5´ 3´
5´
GG GA AAC CCC
G G GG
G G
G AAAA A A C CCC CT T TT
TT TT TT CA
3´
5´ 3´
5´
UvrBUvrC
UvrBUvrA
Realizan corte
Liberan nucleótidos
ADN polimerasa y ligasa
rellenan hueco
Distorsión en el ADN
GG GA AAC CCC
G G GG
G G
G AAAA A A C CCC CT T TT
TT T
T T
T CA
3´
5´ 3´
5´
Ox
ida
ció
n 
de
 la
 gu
an
ina
Unión con la adenina
La glucosilasa 
restaura la base 
incorrecta
CGG G
G
G
G G
G
GAA
A C
C
C CCT T T TTT
T T
T
A AG C C
A
A A
A A
86 PARTE I • Conceptos básicos de biología molecular
es la reparación por escisión de nucleótidos (NER), que tra-
tará de corregir el daño sin un encendido total de la vía 
SOS. Si el sistema NER no es sufi ciente para la reparación 
del ADN, las concentraciones de LexA disminuyen y se 
expresan genes como sulA, umuD y umuC (UV-induced 
mutagenesis). La proteína SulA se une a FtsZ (molécula indis-
pensable para el inicio del ciclo celular) y detiene la división 
celular. Con ello, se induce al sistema de reparación Umu-
DC dependiente de mutagénicos.
Reparación de roturas de doble cadena
Reparación por recombinación homóloga 
Es un sistema de reparación preciso que actúa durante la 
fase S del ciclo celular. Durante el proceso de replicación, 
este sistema se induce por la necesidad de tener una copia 
de ADN correcta que sirva como molde para restaurar la 
información perdida en la cadena dañada. En este sistema 
de reparación están involucrados los genes que pertenecen 
al grupo de epistasia de RAD52 (radiation sensitive mutant 
52), como RAD50, RAD51, RAD52, RAD55, RAD57, 
RAD59 y el complejo MRN formado por MRE11 (meitoic 
recombination 11), RAD50 y NBS1 (Nijmegen breakage syn-
drome 1). Además, intervienen otros genes, como BRCA1 y 
BRCA2 (cáncer de mama 1 y 2). En humanos, RAD51 des-
empeña un papel primordialen los mecanismos de recom-
binación homóloga para la reparación de roturas en la doble 
cadena del ADN. La recombinación homóloga implica gas-
to e hidrolisis de adenosín trifosfato (ATP) para el inter-
cambio de la cadena de ADN, por secuencias homólogas. El 
primer paso para la reparación por recombinación homólo-
ga involucra la activación del gen de la ataxia-telangiectasia 
mutado (ataxia telangiectasia mutated, ATM) que recluta 
el complejo MRN para que se una al ADN y, por su acti-
vidad de exonucleasa 5’-3’, procesa los extremos donde ocu-
rrió el daño dejando expuestos los extremos 3´ en forma de 
cadena sencilla. A continuación, la proteína de replicación 
A (RPA) se une al ADN de cadena sencilla e interactúa con 
RAD52; éste es desplazado por BRCA2, que atrae a RAD51. 
Por último, RAD51 se une a la cadena sencilla y forma una 
nucleoproteína fi lamentosa con el ADN. Con ayuda de 
RAD54 invade la hélice homóloga que sirve como molde 
para restaurar el fragmento dañado (fi gura 9-9). Alteracio-
nes en las proteínas que participan en este sistema provo-
Figura 9-7. Reparación de los apareamientos erróneos.
3´
5´
5´
3´
C C C CA A A A AT T T T
G G G G G
G G G G GG
C C C C C CA A A AT T T T T
T
3´
5´
5´
3´
C C C CA A A A AT T T T
G G G G G
G G G G GG
C C C C C CA A A AT T T T T
C
3´
5´
5´
3´
C
C C
CA
A A A
AT
T T T
G G G G G
G
G G G
G
G
C C C C C CA A A AT T T T T
T
cadena hija
La proteína MutS reconoce la base mal
apareada, se une la MutL que activa a
MutH para que corte en los sitios
GATC de la cadena hija
Eliminación de la base mal apareada y
la polimerasa añade la base correcta
La Dam metilasa, metila
ambas cadenas
cadena molde
(Metilada)
cadena hija
cadena molde
cadena hija
cadena molde
CAPÍTULO 9 • Mecanismos de reparación del ADN 87
can el síndrome de Bloom, la ataxia-telangiectasia y la 
anemia de Fanconi, que se describirán más adelante.
Unión de extremos no homólogos
Este sistema es uno de los que pueden participar cuando se 
producen roturas en la doble cadena de ADN. El compo-
nente principal de este sistema es la proteína de cinasa 
dependiente de ADN (ADN-PKcs), que consta de tres 
subunidades: KU70, KU80 y la subunidad catalítica ADN-
PKcs. Estas subunidades reconocen los cortes en el ADN y 
mantienen los extremos en proximidad para su procesa-
miento y reunión. Para que se lleve a cabo el alineamiento 
de los extremos es necesario el complejo ARTEMIS/ADN-
PKcs, con actividad de nucleasa y el complejo XRCC4/liga-
saIV, que se encarga del paso fi nal de la ligación (fi gura 
9-10). Este proceso puede tener varios errores, ya que úni-
camente une los extremos rotos, lo que conlleva la pérdida 
de nucleótidos en el punto de unión. Este proceso se lleva a 
cabo principalmente en mamíferos; sin embargo, también 
se ha encontrado en algunas procariotas, lo que sugiere que 
está muy conservado evolutivamente.
Enfermedades humanas asociadas 
al funcionamiento de los sistemas 
de reparación
Muchas de las anomalías cromosómicas que generan enfer-
medades en la especie humana aumentan con la edad, pues 
los mecanismos de reparación tienden a fallar con más fre-
cuencia. Sin embargo, también existen síndromes de inesta-
bilidad cromosómica cuyo patrón de herencia es autosómico 
recesivo, caracterizados por una alta frecuencia de altera-
ciones cromosómicas en edades tempranas. Estas enferme-
dades implican defectos en los mecanismos de reparación 
del ADN. Los síndromes clásicos de inestabilidad cromosó-
mica son: síndrome de Bloom, anemia de Fanconi, ataxia-
telangiectasia, xeroderma pigmentoso, los cuales presentan 
anormalidades estructurales de los cromosomas, como 
roturas, puentes intercromosómicos, tétradas, entre otras. 
La expresión clínica de cada una de estas entidades es varia-
ble y se observa un incremento en la frecuencia de neopla-
sias.
Síndrome de Bloom
Presenta características clínicas, como eritema telangiectá-
sico en la cara, antebrazos y el dorso de las manos, fotosen-
sibilidad, enanismo, manchas café con leche, alteraciones 
esqueléticas y neoplasias. A nivel celular se presentan inter-
cambios entre cromátidas hermanas, roturas cromosómi-
cas y reordenamientos. Las células son hipersensibles a la 
luz UV, la hidroxiurea (HU) y agentes alquilantes. El síndro-
me de Bloom lo causan mutaciones en el gen BLM, que 
codifi ca una proteína de la subfamilia RecQ de las ADN 
helicasas dependientes de ATP. Estas proteínas participan 
en la reparación, replicación y reparación por recombina-
ción homóloga. BLM es un miembro del complejo BASC y 
contiene otros miembros que participan en los procesos de 
reparación, replicación y recombinación, como PCNA, 
RAD51, BRCA1, ATM y el complejo MRN. También actúa 
en la respuesta temprana al daño celular y promueve el pos-
terior reclutamiento de proteínas de reparación en las hor-
quillas de replicación.
Anemia de Fanconi
Es una enfermedad genética autosómica recesiva ligada al 
sexo, caracterizada por un conjunto de malformaciones 
congénitas, aplasia medular progresiva, con una prevalen-
cia de 80%, y predisposición tumoral –más de 60% de los 
cánceres son hematológicos. Entre las alteraciones más 
frecuentes destacan la baja estatura, anomalías esqueléti-
cas en antebrazos, dedos, cadera y rodillas, malforma-
ciones renales y cardiacas, manchas café con leche, 
microcefalia, retraso mental leve e hipogonadismo en 
varones. La prevalencia de la anemia de Fanconi es de 1 a 5 
nacimientos por cada millón de habitantes y se encuentra 
con una frecuencia de 0.3 a 1%, aunque estas cifras depen-
den del grupo étnico de que se trate así como del grado de 
consanguinidad.
La anemia de Fanconi es una enfermedad con heteroge-
neidad no sólo clínica sino también genética. Existen al 
menos 11 genes diferentes involucrados en la FA (FANCA, 
FANCB, FANCC, FANCD o BRCA2, FANCD2, FANCE, 
Figura 9-8. Sistema SOS.
T T T T TC C C
C
C
G
G G GG
G TA A
A
A A
A AA
T TC
C
C
G
G
G TA A
A
T T T T TC CC
C C C
C
G G G
G G G
G T T TA A A A A
A
ADN
polimerasa
Se bloquea la replicación
del ADN
Inicia la respuesta SOS
Se activan las proteínas
RecA
Repara
el ADN
proteinas RecA
88 PARTE I • Conceptos básicos de biología molecular
FANCF, FANCG, FANCI, FANCJ, FANCL). Los defectos en 
cualquiera de los genes de anemia de Fanconi conllevan 
inestabilidad genómica y un riesgo elevado de presentar 
leucemias y carcinomas. El descubrimiento de BRCA2 
como uno de los genes de la anemia de Fanconi fortalece el 
papel de esta enfermedad en el procesamiento de roturas de 
doble cadena mediante recombinación homóloga.
Ataxia-telangiectasia
Es un síndrome genético con un complejo fenotipo clínico. 
Las principales características clínicas son degeneración 
GGA C CT
3´
5´
3´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
G A A AACT
GG G G GA C C CCC T T TTTT A A A AAA
G GC CT T TA
Recombinación homóloga
Reparación del fragmento 
dañado
Doble cadena de ADN
G AC
A AC CT T
T T GAC CT T T
CT T GA CTGGA A A AC
G AC
C
T T
TT
GGA A A AC
G ACT T
TT
GG GA CT TA A A
G G CG
GA
A T
T
TA A A
3´
GG G GA C CCC T TTTT A A AAGC TA
GG G GA C CCC T TTTT A A AAGC TAA
G C CT TTA A
G AT
G GA AT T
CGTGA C
TGA C
TG A C
TG A C
C
G GC CT T TA
G GC CT T TA
GGA C CT
G C CT TTA A
GA A CC TTT
GG
G GT TA AAA
GA A CC TTT
GC CT TTA A AAA
A AC TT TTT C CAA AAA GG G GA A
AA G GGA A A TT TTTTT T TC C C C
neuronal progresiva, telangiectasia ocular, inmunodefi cien-
cia, hipogonadismo, envejecimiento prematuro, inestabili-
dad genómica y predisposición al cáncer. A nivel celular, se 
presenta inestabilidad cromosómica, hipersensibilidad a las 
radiaciones, defectos en los puntos de control del ciclo celu-
lar, acortamiento telomérico y alto nivel de especies reacti-
vas de oxígeno.
La ataxia-telangiectasia es causada por defectos en el 
gen supresor de tumor ATM. En respuesta a las roturas dedoble cadena, ATM fosforila rápidamente una serie de pro-
teínas involucradas en vías de señalización, como p53 o 
Figura 9-9. Reparación por recombinación homóloga.
CAPÍTULO 9 • Mecanismos de reparación del ADN 89
Mdm2, así como otras proteínas de reparación, como 
RAD50-MRE11-NBS1 y BRCA1, relacionadas con síndro-
mes de inestabilidad cromosómica.
Xeroderma pigmentoso
Es una enfermedad cutánea multigénica caracterizada por 
una elevada sensibilidad a todas las fuentes de radiación 
UV. Las personas afectadas presentan envejecimiento pre-
maturo, lesiones oculares, trastornos neurológicos y una 
elevada predisposición a desarrollar cáncer de piel. El xero-
derma pigmentoso es causado por defectos en uno o varios 
de los ocho genes XPA-XPG, más una variante, XPV; por lo 
tanto, existen nueve subtipos clínicos de la enfermedad, que 
incluyen varias manifestaciones cutáneas y neurológicas. 
Estos genes codifi can para las proteínas que participan en 
los mecanismos de reparación NER, por lo que las mutacio-
nes en los genes XPA-XPG son las responsables de la ines-
tabilidad genómica presente en los pacientes con xeroderma 
pigmentoso.
Figura 9-10. Unión de extremos no homólogos.
3´
5´ 3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
3´
5´
A A AC G
G
G
A AT
T T
TTC C
Ruptura de ADN
A A AC G
G
G
A AT
T T
TTC C
A AG C
G
C
G A
A
T
A
T A
T
A
T
A
TT
TTC
G
C
G
C
A A AC G
G
G
A AT
T T
TTC C
A A AC G
G
G
A AT
T T
TTC C
Se une KU70/80
KU recluta a
ADN-PKcs 
Finalmente Xrcc4/ligasa IV
unen los extremos
ADN reparado
C
G
C
G
A
T
A
TA
T
A
T G
CA
T
C
G
C
G
A
T
A
TA
T
A
T G
CA
T
C
G
C
G
A
T
A
TA
T
A
T G
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T
C
G
C
G
A
T
A
TA
T
A
T G
CA
T
C
G
C
G
A
T
A
TA
T
A
T G
CA
T
90 PARTE I • Conceptos básicos de biología molecular
1. Relacione el sistema de reparación con el tipo de lesión que repara.
3. Relacione el sistema de reparación con las enzimas que participan.
4. El xeroderma pigmentoso está causado por defectos en 
las proteínas que participan en el sistema de reparación:
a) BER
b) NER
c) Sistema SOS 
d) Recombinación homóloga
5. Alteraciones en las proteínas que participan en el sistema 
por recombinación homóloga provocan: 
a) Síndrome de Bloom
b) Síndrome de Down
c) Xeroderma pigmentoso
d) Ninguna de las anteriores
2. Mencione los agentes físicos y químicos que producen daños en el ADN.
Sistema SOS Roturas de doble cadena.
Reparación directa Daños que involucran una sola base.
Reparación de apareamientos erróneos Daños por acumulación de ADN de cadena sencilla.
Recombinación homóloga Dímeros de timina.
Reparación por escisión de bases (BER) Bases mal apareadas.
Sistema SOS ADN glucosilasas
Reparación directa Sistema UvrA, B, C, D
Reparación por escisión de nucleótidos (NER) RAD51,-52-54, RPA, BRCA2
Recombinación homóloga LexA y RecA
Reparación por escisión de bases (BER) Fotolipasa
 Ejercicios de integración 
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logía molecular de la célula, 4ª ed. Barcelona: Omega, 2004.
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 Bibliografía