Biologia de los microorganismos (465)

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G E N É T I C A D E B A C T E R I A Y A R C H A E A 315
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ID
A
D
 2
de reparación introduce la mutación. Algunos tipos de daño 
en el DNA, especialmente el daño a gran escala causado por 
productos químicos muy mutágenos o por grandes dosis de 
radiación, pueden interferir con la replicación. Si las lesiones 
causadas no pueden ser reparadas antes de que comience la 
replicación, esta se estancará y en el cromosoma se produci-
rán roturas con efectos letales. El estancamiento de la replica-
ción, así como algunos tipos de daño importante en el DNA 
activan el sistema de reparación SOS. Dicho sistema empieza 
una serie de procesos de reparación del DNA, alguno de ellos 
libres de errores. No obstante, en el sistema SOS, la repara-
ción del DNA se puede realizar sin necesidad de cadena molde, 
es decir, con la incorporación aleatoria de dNTPs. Como es 
de esperar, esto ocasiona muchos errores y, por tanto, muchas 
mutaciones. Sin embargo, estas mutaciones pueden ser menos 
perjudiciales para la vida de la célula que rupturas en el cromo-
soma, ya que las mutaciones normalmente pueden ser corregi-
das mientras que las rupturas no.
El sistema SOS de reparación de Escherichia coli regula la 
transcripción de aproximadamente 40 genes localizados por 
todo el cromosoma que participan en la reparación del DNA 
y la tolerancia a daños causados en el DNA. En la tolerancia 
a los daños del DNA, las lesiones en el DNA no desaparecen, 
pero estas son soslayadas por una DNA polimerasa especiali-
zada que puede desplazarse por encima del DNA dañado —
un proceso conocido como síntesis por translesión—. Incluso 
cuando no hay una cadena molde disponible que permita la 
inserción de las bases correctas, es menos dañino para la célula 
rellenar estos huecos que permitir dejar que esten allí. Como 
consecuencia, la síntesis por translesión causa muchos errores. 
En E. coli, donde el proceso de mutagénesis ha sido muy detalla-
damente, las dos polimerasas reparadoras propensas a cometer 
errores son: la DNA polimerasa V, una enzima codificada por 
los genes umuCD (Figura 10.9), y la DNA polimerasa IV, codifi-
cada por dinB. Ambas son inducidas como parte del sistema de 
reparación SOS.
Las bases púricas y pirimidínicas de los ácidos nucleicos 
absorben fuertemente la radiación UV, y el máximo de absor-
ción para el DNA y el RNA está en 260 nm. La muerte celular 
por radiación UV se debe principalmente, a su efecto sobre el 
DNA. Aunque se conocen varios efectos, uno bien estudiado 
es la producción de dímeros de la pirimidina, en los que dos 
bases adyacentes de pirimidina (citosina o timina) en la misma 
cadena de DNA se unen covalentemente entre sí. Esto impide 
en gran medida el paso de la DNA-polimerasa o aumenta 
mucho la probabilidad de que la DNA-polimerasa se equivo-
que al leer la secuencia en este punto.
Las radiaciones ionizantes son una forma más potente de 
radiación que la UV, y comprende los rayos de longitud de 
onda corta como los rayos X, los rayos cósmicos y los rayos 
gamma (Figura 10.8). Estos rayos causan la ionización del 
agua y otras sustancias, lo que provoca la formación de radi-
cales libres, como el radical hidroxilo, OH ⋅ ( Sección 5.16). 
Los radicales libres reaccionan con las macromoléculas de la 
célula, incluido el DNA, y las dañan. Esto causa rupturas en 
el DNA, tanto bicatenario como monocatenario, que pue-
den producir reordenamientos o deleciones grandes. A dosis 
bajas de radiación ionizante solo se producen algunos «impac-
tos» en el DNA, pero a dosis más altas, aumenta el número de 
«impactos» lo que provoca la fragmentación del ADN que a 
veces no puede ser reparada, y por tanto llevan a la muerte de 
la célula. 
Reparación del DNA y el sistema SOS
Por definición, una mutación es un cambio heredable en el 
material genético. Por tanto, si el DNA dañado se puede corre-
gir antes de que la célula se divida, no se producirá ninguna 
mutación. La mayoría de las células disponen de varios meca-
nismos diferentes de reparación del DNA para corregir los 
errores o reparar el daño. Mientras que la mayoría de estos 
sistemas de reparación del DNA están prácticamente libres de 
errores, algunos son propensos a errores y el propio sistema 
Olex umuCD
Olex uvrA
Olex recA
El daño al DNA
activa RecA
RecA activa la
actividad proteasa
de LexA
Proteína UvrA:
reparación del DNA
sin errores
Proteínas UmuCD:
reparación del DNA
tendente a errores
LexA causa la represión parcial de recA
LexA reprime
Olex lexA
Operador
lex
Gen
estructural
lexA
LexA
degradada
Proteína
LexA
Proteína
RecA
RecA
activa
Figura 10.9 Mecanismo de la respuesta SOS. El daño en el DNA activa la proteína RecA que, a su vez, activa la actividad proteasa de LexA. Entonces la
proteína LexA se corta a sí misma. Normalmente, la proteína LexA reprime la actividad del gen recA y de los genes de reparación del DNA uvrA y umuCD (las 
proteínas UmuCD forman parte de la DNA-polimerasa V). Sin embargo, la represión no es completa. Se produce un poco de proteína RecA incluso en presencia de 
la proteína LexA. Con LexA inactivada, estos genes se hacen muy activos.
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