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Homologous Recombination

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The basic reaction of homologous recombination (HR) involves two chromatids that contain DNA sequences sharing a significant stretch of identity. One of these sequences uses a strand from another as a template to synthesize DNA in an enzyme-catalyzed reaction. The final product is a novel amalgamation of the two substrates. To ensure an accurate recombination of sequences, HR is restricted to the S and G2 phases of the cell cycle. At these stages, the DNA has been replicated already and the...
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DNA Helicases

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DNA unwinding helicase enzymes are a type of motor protein. Motor proteins can translocate along filaments or polymers using energy generated from ATP hydrolysis. Helicases are involved in all the important cellular processes where DNA unwinding is required, such as DNA replication, repair, recombination, and transcription. They are present in all living organisms, but vary in their structure, function, and mechanism of action. For example, in prokaryotes, DnaB helicase binds and translocates...
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Nucleotide Excision Repair

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DNA Distortion and Damage
Cells are regularly exposed to mutagens—factors in the environment that can damage DNA and generate mutations. UV radiation is one of the most common mutagens and is estimated to introduce a significant number of changes in DNA. These include bends or kinks in the structure, which can block DNA replication or transcription. If these errors are not fixed, the damage can cause mutations, which in turn can result in cancer or disease depending on which sequences are...
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Transferencia de protones inducida por rayos UV entre hebras de ADN.

Yuyuan Zhang1, Kimberly de La Harpe2, Ashley A Beckstead1

  • 1†Department of Chemistry and Biochemistry, Montana State University, Bozeman, Montana 59717, United States.

Journal of the American Chemical Society
|May 26, 2015
PubMed
Resumen

La radiación UV excita el ADN, formando fotoproductos dañinos. Este estudio revela que los estados excitados en las dobles hélices de ADN implican transferencia de electrones y transferencia de protones, formando iones radicales que se recombinan rápidamente, evitando mutaciones.

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Área de la Ciencia:

  • La fotoquímica es la fotoquímica.
  • Biología Molecular Biología Molecular
  • Química cuántica es la química cuántica.

Sus antecedentes:

  • La radiación ultravioleta (UV) induce estados excitados en el ADN, lo que puede conducir a fotoproductos mutagénicos.
  • La dinámica del estado excitado en el ADN de una sola cadena implica la transferencia de electrones de base a base.
  • El comportamiento de los estados excitados dentro de la doble hélice del ADN sigue siendo un área importante de investigación.

Objetivo del estudio:

  • Para investigar el destino de los estados excitados en las doble hélices de ADN tras la irradiación UV.
  • Para dilucidar los mecanismos de la transferencia de electrones y protones fotoinducidos en el ADN.
  • Para determinar si estos procesos conducen a la acumulación de especies dañinas.

Principales métodos:

  • Se empleó espectroscopia vibratoria de resolución temporal para detectar especies transitorias.
  • Se utilizaron cálculos mecánicos cuánticos para modelar las vías del estado excitado.
  • Se realizaron estudios en varios dúplex de ADN.

Principales resultados:

  • Se observó por primera vez la transferencia de protones entre hebras (PT) fotoinducida provocada por la transferencia de electrones entre hebras (ET).
  • Los estados excitados de larga vida se identificaron como iones radicales de pares de bases con carga opuesta.
  • En ciertos dúplex, se observaron aniones radicales formados a través de la inter hebra PT como tautómeros.
  • La recombinación de la carga se produjo en la escala de tiempo del picosegundo.

Conclusiones:

  • El estudio demuestra un nuevo mecanismo para la desintegración del estado excitado en el ADN que implica la transferencia de electrones y protones acoplados.
  • La recombinación rápida de la carga evita la acumulación de radicales y tautómeros potencialmente mutagénicos.
  • Estos hallazgos ofrecen nuevos conocimientos sobre los mecanismos de fotoprotección del ADN.