Replicacao_reparo_DNA SLIDE 2

Prévia do material em texto

Profa. Rafaela Ferreira 
Replicação e Reparo do DNA 
 
A replicação do DNA 
DNA é uma forma arquivada de informações genéticas 
A replicação do DNA é semiconservativa 
 Cada fita funciona como molde 
para uma nova fita 
 
 Experimento (1957): 
DNA inicial marcado com 15N 
 
 Meio contendo 14N 
A replicação começa em um ponto de 
origem e prossegue bidirecionalmente 
 Origem de replicação: ponto 
onde a replicação é iniciada 
 
 Geralmente são ricas em A=T 
A replicação começa em um ponto de 
origem e prossegue bidirecionalmente 
 Imagens de replicação 
 
 Bactérias em meio com timidina marcada radioativamente 
A replicação ocorre no sentido 5’-3’ 
 Fita contínua: 
 filamento é sintetizado inteiro. 
 
 Fita descontínua ou retardária: 
 filamento que é sintetizado em 
pedaços que depois são ligados 
(cada pedaço começa por 5’ e 
termina em 3’) 
 
 
 DNA Ligase: 
 liga os fragmentos de Okazaki 
Mecanismo de elongação da fita de DNA 
O DNA é sintetizado por DNA polimerases 
Responsável pela polimerização das 
novas fitas de DNA 
Catalisa a adição passo a passo de 
unidades de desoxirribonucleotídeos 
à cadeia de DNA 
(DNA)n +dNTP  (DNA)n+1 + PPi 
DNA Polimerase 
Estrutura da DNA polimerase 
DNA Polimerase I 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
1) Necessita dos 4 precursores 
ativados + o Mg2+ 
Mecanismo de elongação da fita de DNA 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
2) A cadeia de DNA recém-formada 
é montada diretamente sobre um 
molde de DNA preexistente 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
2) A cadeia de DNA recém-formada 
é montada diretamente sobre um 
molde de DNA preexistente 
DNA polimerases catalisam a 
formação da ligação fosfodiéster 
de forma eficiente quando a 
base do nucleotídeo que chega é 
complementar na fita molde 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
3) A DNA polimerase necessita de 
um primer para iniciar a síntese 
 
 Muitas vezes o primer é RNA 
 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
4) A replicação é especificada pela 
complementaridade das Bases 
Ligações de hidrogênio 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
4) A replicação é especificada pela 
complementaridade das Bases 
O processo de elongação pela DNA polimerase 
5) Muitas DNA polimerases são capazes 
de corrigir erros no DNA através da 
remoção dos nucleotídeos que não se 
combinam 
Taxa de 1 erro a cada 108 par de base 
Existem diversos tipos de DNA polimerase 
A primeira enzima foi isolada de E. coli por 
Kornberg (1957) e foi chamada DNA 
polimerase I. 
 
Enzimas da replicação em E. coli: 
- DNA polimerase III: principal enzima 
da polimerização 
- DNA polimerase II: reparação do DNA 
- DNA polimerase I : remoção 
de primer de RNA, preenchimento 
da lacuna resultante e reparação do DNA 
 
Existem diversos tipos de DNA polimerase 
 
Propriedades 
DNA 
polimerase 
 I II III 
Iniciação de síntese da 
cadeia 
- - - 
Polimerização 5’ + + + 
Atividade 
de exonuclease 3’ – 5’ 
+ + + 
Atividade 
de exonuclease 5’ - 3’ 
+ - - 
Nº de moléculas / 
célula 
400 ? 15 
Nos eucariotos existem outras DNA 
polimerase análogas às dos procariotos 
DNA Polimerase em 
eucariotos 
Função 
DNA Polimerase α Replicação do cromossomo nuclear 
(fita lagging) 
DNA Polimerase β Reparo de DNA no preenchimento de 
espaços do cromossomo nuclear. 
Análoga a Polimerase I 
DNA Polimerase γ Replicação de DNA mitocondrial 
DNA Polimerase δ Replicação do filamento leader a da 
lagging do cromossomo nuclear 
DNA Polimerase ε Reparo do DNA do cromossomo 
nuclear 
DNA Polimerase ζ Aparentemente reparo de DNA 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
Helicase: separa os filamentos da dupla hélice que vai ser 
copiada. Utilizam a energia da hidrolise do ATP para impulsionar a 
separação destas fitas. 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
f Topoisomerases – enzimas responsáveis pelo 
desdobramento das voltas da hélice dupla 
(consome energia = ATP). 
Topoisomerase tipo I – Catalisam o relaxamento 
do DNA. 
Topoisomerase tipo II – Utilizam a energia livre 
da hidrólise do ATP para produzir a quebra nas duas 
fitas 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 RNA primase 
3´ 5´
5´ 3´
3´ 5´
3´
3´ 5´
5´
Modelo de DNA
Primase
Primer de RNA
DNA Polimerase
DNA recém-sintetizado
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 DNA polimerase I : 
atividade exonucleásica 
5’-3’ 
 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 DNA ligase 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 Telomerases 
A finalização da replicação é feita com a formação de estruturas 
complexas no topo do cromossomo, os telômeros 
 
Os telômeros são replicados com a ajuda das telomerases 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 Telomerases 
 
A telomerase é uma polimerase especializada que acarreia seu 
próprio molde de DNA 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 Telomerases 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
 Telomerases – a extremidade 3´ dos telômeros é mais 
longa, forma uma alça T 
Diversas enzimas são necessárias para a 
síntese do DNA 
Reparo do DNA 
Três R’s 
 
1) Reconhecer a(s) base(s) afetada(s). 
 
2) Remover a(s) base(s) afetada(s). 
 
3) Reparar a lacuna resultante com uma DNA polimerase e com 
uma DNA ligase 
A complementaridade das fitas permite que o reparo a partir da 
fita não mutada. 
Existem diversos mecanismos de reparo 
Em bactérias, fitas recém sintetizadas são 
distinguíveis por não serem metiladas 
 Telomerases 
Reparo de bases mal 
pareadas em procariotos 
 MutL-MutS se liga ao par mal 
pareado 
 
 MutH se liga a uma sequência 
GATC metilada (até 1000 pb de 
distância!) 
 
 A fita não metilada é clivada e 
marcada para reparo 
Reparo de bases mal pareadas 
 Telomerases 
Reparo de bases mal pareadas em eucariotos 
 MutS se liga ao par mal pareado 
 
 MutL realizada uma varredura, buscando falhas na fita nova 
Reparo de bases 
danificadas 
 endonuclease remove a base 
nitrogenada modificada 
 
 nucleotídeo correspondente é 
removido 
 
 inserção de novos nucleotídeos