Reparo do DNA

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Reparo do DNA 
• A manutenção de certos erros durante o 
processo de replicação é importante para 
possibilitar a evolução; 
• Assim, o DNA não é replicado de forma 
perfeita, mantendo a saúde com a 
preservação da espécie, permitindo a 
seleção de indivíduos melhores adaptados 
a determinadas condições naturais. 
 
Revisão do DNA 
• Durante a síntese de DNA, a maioria das 
polimerases do DNA realizam um 
processo de checagem das bases, 
consertando a maioria das bases não 
pareadas corretamente, no processo 
chamado de revisão; 
• Caso a polimerase detecte um 
nucleotídeo pareado incorretamente, ela irá 
realizar o processo de exonuclease de 
correção 3’ – 5’, em que é removido o 
nucleotídeo incorreto antes de continuar a 
síntese da nova fita, o substituindo por um 
correto. 
Reparo do DNA 
 • Supondo que a DNA polimerase não 
detecte este erro, imediatamente após a 
síntese de DNA, qualquer base mal 
pareada restante pode ser detectada e 
substituída em um processo chamado de 
reparo por pareamento incorreto; 
• Esse processo ocorre loco após a síntese 
do DNA; 
• Sua função é detectar o pareamento 
incorreto e remover os nucleotídeos 
errados; 
• A fita de DNA é cortada, de forma que, 
mais enzimas atuam removendo o 
nucleotídeo incorreto e outros que estão ao 
redor deste; 
• A DNA polimerase substitui a parte que 
falta com os nucleotídeos corretos e uma 
enzima chamada DNA ligase realiza o 
fechamento da lacuna; 
• Em bactérias, sabe-se que a fita de DNA 
original e a fita recém-sintentizada 
possuem diferenças em seu estado de 
metilação. A fita antiga de DNA possui 
grupos de metil ligados em suas bases, 
enquanto a fita recém-sintetizada não 
possui esse grupo; 
Marianne Barone (15A) Disciplina – Prof. Marianne Barone (15A) Biologia Molecular – Prof. Jerusa Arantes 
• Nos eucariotos, a identificação de fita 
antiga e fita recém-sintetizada ocorre pelo 
fato de as fitas recém-sintetizadas sofrerem 
clivagens transitórias, antes de serem 
ligadas pela DNA ligase. Assim, o 
chamado sítio de clivagem (quebras de fita 
simples) fornece o sinal que direciona o 
sistema de correção de pareamento 
incorreto para a fita apropriada, sendo um 
processo que requer que a fita de DNA 
recém-sintentizada seja clivada; 
• Os danos do DNA podem ocorrer em 
qualquer ponto de vida da célula, não 
apenas durante a replicação e são diversos 
os processos de reparos. 
 
→ Reparo direto: 
• Ocorre a reversão da reação química que 
a causou; 
 Ex: a guanina pode sofrer uma reação 
que une um grupo metil a um átomo de 
oxigênio na base. Caso não seja corrigida, 
a guanina irá se parear com a timina, ao 
invés da citosina 
• Uma outra forma de correção por reparo 
direto é a remoção de dímeros de 
pirimidina na fotorreativação, e não ocorre 
em humanos; 
 - Nessa reação, ocorre a ativação da 
enzima fotoliase, que é ativada pela luz, e 
reconhece a distorção na hélice do DNA, 
causada pela presença de dímeros de 
pirimidia; 
 - Essa enzima absorve a luz visível e 
catalisa a quebra dos dímeros de 
pirimidina, revertendo as duas bases 
envolvidas na dimerização à suas formas 
originais; 
 - O DNA é suscetível a luz violeta, que 
resulta por formar ligações covalentes 
entre as bases nitrogenadas e os dímeros de 
pirimidina, em uma reação chamada de 
fotodimerização; 
 - O principal tipo é o dímero de timina. A 
presença de dímeros na cadeia bloqueia a 
ação da DNA polimerase, impedindo a 
síntese de uma nova cadeia de DNA. 
 
→ Reparo por excisão de bases: 
• A base danificada é detectada e 
removida; 
• Ocorre a desaminação, que converte uma 
base citosina em uracila. Assim, o grupo 
amina é liberado em forma de amônio 
• Durante a replicação do DNA, a uracila 
irá parear com adenina em vez da guanina, 
assim, essa ligação incorreta pode levar a 
uma mutação; 
• A glicosilase detecta e remove as 
citosinas desaminadas; 
• O esqueleto do DNA é removido e a 
lacuna preenchida pela ação de outras 
enzimas. 
 
→ Reparo por excisão de 
nucleotídeos: 
• Ele detecta e corrige tipos de danos que 
distorcem a dupla hélice de DNA; 
• Trata-se de um meio de correção de 
danos causados por grupos químicos 
grandes, como a fumaça do cigarro e 
radiação UV; 
• O tipo mais comum de ligação é um 
dímero de timina, que é a união entre duas 
bases de timina; 
• Neste processo, a helicase abre o DNA, 
formando uma bolha, enquanto outras 
enzimas cortam a parte danificada; 
• A DNA polimerase é responsável por 
substituir os nucleotídeos que faltam e a 
cadeia é ligada pela DNA ligase; 
• A radiação UV pode fazer as bases C e T 
reagirem entre si, formando ligações que 
distorcem a dupla-hélice e impedem a 
replicação do DNA. 
 
→ Reparo de quebra de fita 
dupla: 
• Esse tipo de dano ao DNA está associado 
a desastres como Chernobyl; 
• Fatores ambientais, como radiação de alta 
energia, podem causar quebras na dupla-
hélice do DNA, dividindo a molécula em 
duas fitas simples; 
• Essas quebras são perigosas, visto que, 
diversos genes podem ser perdidos caso a 
quebra não seja reparada, já que ocorre a 
separação dos segmentos (braço) dos 
cromossomos; 
• O reparo destas quebras da dupla-fita 
pode ser feito pela união das extremidades 
não-homólogas e da recombinação 
homóloga; 
• Na união de extremidades não-
homólogas, as duas pontas quebradas do 
cromossomo são unidas novamente, sendo 
este um meio que tende a produzir uma 
mutação, estando relacionada a perda ou 
adição de nucleotídeos; 
 
• Na recombinação homóloga, a 
informação do cromossomo homólogo que 
corresponde ao danificado é utilizada para 
reparar a quebra. Assim, não costuma a 
causar mutações, sendo uma alternativa 
melhor que a união de extremidades não-
homólogas. 
 
 
Defeito no reparo 
do DNA 
• A células estão constantemente imersas 
em meios que podem causar defeitos em 
seu material genético, como poluição, 
radiação, quimioterápicos, luz solar, 
radicais de oxigênio e cigarro; 
• As principais consequências das lesões 
são: 
 - Mutações: podem levar a evolução 
(benéfica) ou ao câncer; 
 - Morte celular: pode resultar no câncer 
ou no envelhecimento. 
 
 
→ Doenças humanas: 
Câncer colorretal hereditário não poliposo: 
• Causado por mutações nos genes que 
codificam certas proteínas de reparo por 
pareamento incorreto; 
• Uma vez que as bases mal-pareadas não 
são reparadas, as mutações se acumulam 
muito mais rapidamente; 
• Assim, pode levar ao desenvolvimento de 
tumores no cólon; 
• Alguns indivíduos herdam uma cópia 
defeituosa do gene de reparo por 
pareamento incorreto, com uma cópia do 
gene funcional do outro cromossomo. Eles 
apresentam uma pré-disposição para certos 
tipos de câncer; 
• Nesse câncer, mutações espontâneas no 
gene funcional produzem clones de células 
somáticas que, devido a deficiência no 
sistema de reparo de pareamento incorreto, 
acumulam mutações rapidamente; 
• Os cânceres resultam do acúmulo de 
mutações e, indivíduos com mutações nos 
genes que codificam certas proteínas de 
reparo por pareamento incorreto possuem 
uma chance ainda maior de apresentarem 
câncer. 
 
Xeroderma pigmentoso (XP): 
• São pessoas extremamente sensíveis à luz 
UV; 
• As mutações afetam a via de reparo por 
excisão de nucleotídeo; 
• Quando essa via não funciona, os 
dímeros de timina e outras formas de dano 
por UV não podem ser reparados; 
• As células são supersensíveis e mutáveis 
após o contato com UV; 
• Pessoas com XP desenvolvem 
queimaduras graves com apenas alguns 
minutos ao sol, com envelhecimento 
precoce e atraso neurológico; 
• Cerca de metade delas irá ter câncer de 
pele ao redor dos 10 anos de idade.