Los mecanismos de reparación anteriormente citados actúan al poco tiempo de producirse la lesión, antes de que se perpetue debido a la replicación. Existen además otros mecanismos de reparación post-replicación, que corrigen errores cometidos en la replicación o errores que la
impiden. Entre estos se encuentra la reparación por errores de apareamiento (MMR).
Los apareamientos incorrectos se producen por errores de la replicación o como consecuencia de recombinación. La mayoría de los errores cometidos inicialmente por la DNA polimerasa se rectifican gracias a su propia actividad correctora o exonucleasa 3´, pero unos pocos pueden permanecer sin corregir. Es entonces cuando entra en juego este mecanismo de reparación de apareamientos incorrectos, que está formado por proteínas que reconocen la presencia de un par de bases incorrectamente apareadas y eliminan la base errónea o bien el tramo de la cadena de DNA que la contiene. En humanos se han podido identificar una serie de genes que codifican proteínas de este sistema de reparación. Los productos de estos genes son: hMSH2, nMSH1 hPMS1, hPMS2 y GTBP/hMSH6.
Las enfermedades inflamatorias crean situaciones significativas de estrés oxidativo en células y tejidos. Incidencias elevadas de cáncer se han detectado en pacientes con gastritis crónica, pancreatitis crónica y enfermedad inflamatoria intestinal. Los tejidos de pacientes con estas enfermedades muestran inserciones y/o deleciones en regiones microsatélites del DNA que se han denominado inestabilidad microsatélite (MSI). Los microsatélites son secuencias simples de 1 a 6 nucleótidos repetitivas en tandem, que se dispersan ampliamente a lo largo de todo el genoma humano. Los MSI se asocian con un defecto en el sistema de reparación de errores de apareamiento. Este sistema mantiene la integridad genómica corrigiendo los errores replicativos.
En el sistema MMR humano, la proteína hMSH2 forma los complejos hMutSα y hMutSβ con hMSH6 y hMSH3, respectivamente, mientras que hMLH1 y hPMS2 forman el heterodímero hMutLα. Estos complejos, junto con otros componentes del sistema MMR, corrigen errores de apareamiento de una sola base y bucles pequeños de inserción/deleción, que ocurren durante la replicación del DNA. La inestabilidad de los microsatélites (MSI) ocurre cuando los bucles en los microsatélites no se corrigen debido a un malfuncionamiento del sistema MMR. Inestabilidad de los microsatélites de baja frecuencia (MSI-L) se han detectado en algunos tejidos inflamados crónicos en ausencia de inactivación genética del sistema MMR. Chang et al., han emitido la hipótesis que el estrés oxidativo asociado con la inflamación crónica lesionan los componentes proteicos del sistema MMR lo que conduce a su inactivación funcional. Ellos mismos han demostrado que
concentraciones no tóxicas de peróxido de hidrógeno impiden las actividades reparadoras de los errores de apareamiento y las de los bucles de inserción/deleción del sistema MMR de forma dependiente de la dosis. Ensayos in vitro de complementación usando proteínas de MMR recombinante, han demostrado que esta inactivación se debe probablemente a la lesión oxidativa de los complejos proteicos hMutSα y hMutSβ y hMutLα. Es probable que la inactivación de la función del MMR en respuesta al estrés oxidativo pueda ser la responsable de la inestabilidad de los microsatélites que se observan en tejidos cancerosos asociados a la inflamación crónica.
13. Conclusiones
Las ROS cuando reaccionan con los ácidos nucleicos originan una serie de alteraciones: modificación de bases, errores de apareamiento y rotura de cadenas. La lesión al DNA inducida por ROS es un intermediario en procesos patológicos tales como el cáncer y el envejecimiento. Los productos de esta lesión pueden ser mutagénicos y citotóxicos. La mutagénesis inducida por las ROS, que puede dar lugar a la iniciación y progresión al cáncer, es un acontecimiento frecuente en células humanas normales. La promoción tumoral mediada por ROS se ha demostrado directamente en humanos, ya que existe evidencia experimental convincente que el estrés oxidativo puede diferencialmente inducir la proliferación de las células tumorales. Así, las ROS han de ser reconocidas como una importante clase de carcinógenos que estimulan el desarrollo del cáncer en multitud de etapas. Las estrategias para prevenir los efectos carcinogénicos de las ROS han de tener en cuenta la complejidad química de los radicales libres in vivo y la complejidad del proceso multiescalonado del desarrollo del cáncer. Por ello, el efecto del estrés oxidativo en una etapa dada de la carcinogénesis depende de la composición y de la intensidad de las ROS implicadas. Por tanto, la actuación de enzimas antioxidantes que aceleran la conversión de las ROS, unas en otras, o con antioxidantes no enzimáticos, puede llegar a ser una espada de doble filo que puede intensificar el efecto del estrés oxidativo.
La gran diversidad de lesiones del DNA inducidas por ROS se refleja por los correspondientes mecanismos de reparación que se encuentran en todas las formas de vida aerobia. Sin embargo, se necesita aún más conocimiento sobre la bioquímica de la mutagénesis y de los mecanismos reparadores del DNA en eucariotas antes de que se realicen intervenciones para intensificar el sistema reparador. La reconstitución de los mecanismos que median la
parada del ciclo celular en respuesta a la lesión del DNA y/o al estrés oxidativo, puede ser utilizada en el futuro para retrasar la progresión tumoral inducida por ROS.
14. Abreviaturas
ERF, factor relajante del endotelio; H2O2, peróxido de hidrógeno; HO2.-, radical hidroxioxil; Hb, hemoglobina; IκB, inhibidor kappa B; IL2, interleuquina 2, citoquina; IL2R, receptor de la IL-2; MMR, reparación de errores de apareamiento; MS, microsatélites; MSI, inestabilidad de los microsatélites; NAC, N-acetilcisteína; NFκB, factor nuclear kappa B; NO·, oxido nítrico; cNOS, óxido nítrico sintasa constitutiva; iNOS, óxido nítrico sintasa inducible; mitNOS, óxido nítrico sintasa mitocrondrial; Mb, mioglobina; O2.-, radical superóxido; 1O2, oxígeno singlete; ONOO-, peroxinitrito; PKC, proteína quinasa dependiente de calcio; PMA, forbol miristato acetato; R·, radical alquilo; RO·, radical alcoxilo; ROO·, radical peroxilo; SOD, superóxido dismutasa; TNF, factor de necrosis tumoral; TNFR, receptor del factor de necrosis tumoral.
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