REPLICAÇÃO DNA

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 Síntese de uma nova cópia da molécula de DNA 
idêntica à fita molde 
 A maquinaria de replicação necessita ser precisa e 
rápida 
 Implica: 
 Na separação da hélice dupla fita 
 Exposição das pontes de H das bases do DNA 
 No reconhecimento de cada nucleotídeo da 
fita molde de DNA por um nucleotídeo livre 
não polimerizado 
 Alinhamento dos novos nucleotídeos e sua 
polimerização enzimática 
 Está em sincronia com ciclo celular 
 
 Ciclo celular E. coli 
 Tempo de geração médio: 20 min 
 
 Em eucariotos, a maior parte do ciclo celular é 
destinada à duplicação do DNA, que é a fase 
S/Intérfase, onde ocorre a duplicação dos 
cromossomos para então a célula entrar em 
mitose e formar as células filhas 
 Em eucariotos, que apresentam DNA linear, essa 
duplicação é unidirecional, ou seja, a forquilha de 
replicação segue uma única direção 
 Em procariotos, em que a maioria apresenta DNA 
circular, a forquinha de replicação acontece nos 2 
sentidos a partir da origem (horário e anti-
horário), sendo uma duplicação bidirecional 
 Necessidade de fita molde a ser copiada 
 A enzima responsável pela cópia precisa de uma 
extremidade 3'-OH livre para poder seguir 
adicionando nucleotídeos que ainda não foram 
polimerizados na fita nova 
 A adição dos nucleotídeos ocorre no sentido de 
5'-P para 3'-OH (5' →3’) 
 
 É um processo Semiconservativo, porque cada 
molécula de DNA originada a partir da replicação 
conserva uma fita da molécula original e outra 
nova 
 Antiparalelismo: as duas cadeias complementárias 
que formam a dupla hélice do ADN, discorrem em 
sentidos opostos (por onde começa uma acaba a 
outra). Uma cadeia está no sentido 5' → 3', e a 
outra, no sentido 3' → 5'. 
 Complementaridade de bases: adenina pareia 
com timina, e citosina pareia com guanina), 
tornando o DNA adequado para estocar e 
transmitir a informação genética de geração para 
geração 
 A replicação inicia sempre em sequências 
específicas chamadas de origens 
 Semi-descontinuidade: a replicação ocorre de 
forma contínua numa das fitas do DNA e 
descontínua na outra: 
 Considerando que a enzima responsável pela 
replicação só consegue sintetizar a nova fita no 
sentido 5' → 3’ (porque a polimerização só ocorre 
na extremidade 3’) e a forquilha de replicação 
segue um único sentido, uma das fitas consegue 
ser sintetizada de maneira contínua (a que tem o 
molde 3’ → 5’) enquanto a outra fita será 
sintetizada pela DNA polimerase em pequenos 
fragmentos (Fragmentos de Okazaki) para poder 
serem polimerizados 
 
 CARACTERÍSTICAS da origem de replicação: 
 Região conservada de nucleotídeos 
 Sequência rica de Adenina e Tinina, o que 
facilita o acesso dessa região pelas proteínas 
que reconhecerão a origem para dar início à 
replicação 
 4 seqüências de 9 pb (pares de base) - 
TTAT(C/A)CA(C/A)A 
 3 seqüências de 13 pb ricas em AT 
 s sequ ncias de p são os s os espec cos 
de reconhecimento da prote na iniciadora 
DnaA 
 RECONHECIMENTO da origem de replicação (E. 
coli): 
 A proteína DNA A reconhece a origem 
 Inicia-se a abertura das fitas 
 DNA B (provoca helicase: rompe pontes de 
hidrogênio que unem as 2 fitas e inicia a 
abertura da dupla fita) e DNA C são 
recrutadas pela DnaA 
 Após a abertura da dupla fita, há a formação 
da bolha ou forquilha de replicação 
 Existe um mecanismo de regulação para evitar 
que essa origem seja ativada mais de uma vez a 
cada ciclo celular. O DNA parental se encontra 
totalmente metiliado, ou seja, tem os 
grupamentos metil na região de origem da 
replicação nas 2 fitas do DNA 
 No momento que essa origem é reconhecida e a 
dupla fita é aberta, formando a forquilha de 
replicação, a fita que está sendo sintetizada não é 
metilada inicialmente 
 Esse estágio do DNA semi-metilado é capaz de 
ligar-se fisicamente com a membrana, garantindo 
que a origem será ativada uma vez por ciclo 
 Depois que a duplicação é finalizada, essa nova 
fita também é metilada, fazendo essa região 
poder ser novamente reconhecida para inicar 
novas replicações 
 Em EUCARIOTOS o processo é parecido. Há outras 
proteínas envolvidas no reconhecimento da 
origem, como a MCM1-6 que tem habilidade de 
helicase 
 Diferentes dos procariotos que têm apenas uma 
origem, eucariotos têm diversas. Cada região do 
DNA replicada a partir dessa origem é considerada 
um REPLICON 
 
 O genoma bacteriano circular constitue um único 
replicon: uma origem de replicação 
 O genoma eucariótico apresenta vários replicons: 
várias origens de replicação! De 30 mil a 50 mil 
origens de replicação são utilizadas cada vez que 
uma célula humana se divide 
 Helicase: rompe pontes de hidrogênio que unem 
as 2 fitas e inicia a abertura da dupla fita 
 SSB: Proteínas ligadoras de fitas simples. Estabiliza 
o DNA enquanto está em forma de fita simples, 
evitando que elas sejam degradadas ou que se 
dobrem em torno delas mesmas podendo 
ocasionar quebras 
 DNA Primase: Adiciona iniciadores de RNA 
(sequências curtas de RNA que servem como 
início para que a DNA polimerase possa seguir 
incorporando nucleotídeos e forme a nova fita) 
 As DNA polimerases sempre requerem um 
iniciador previamente pareado ao molde que será 
copiado 
 Funções DNA Polimerases: 
 928 aminoácidos 
 3 Domínios 
 Replicação 
 tividade de exonuclease (3'→5’) garante 
correção de erros cortando DNA para que o 
processo de replicação ocorra livre de erro 
 Reconhecimento e clivagem de pareamentos 
errôneos na extremidade 3’OH da fita 
nascente (correção de erro), eliminando 
apenas o último nucleotídeo adicionado pela 
polimerase. 
 Remoção de P’ 
 
 DNA polimerase III sintetiza a maior parte do DNA 
 DNA polimerase I remove os primers (iniciadores 
de RNA colocados pela DNA Primase) e preenche 
as lacunas com nucleotídeos 
 A DNA ligase sela as quebras destes fragmentos 
de Okazaki, ou seja, refaz a ligação fosfodiéster 
 
 Fragmentos de Okazaki: 
 Em PROCARIOTOS: 1000 a 2000 nt 
 Em EUCARIOTOS: 100 a 200 nt (nucleotídeos) 
 
 
 Essa abertura da dupla fita gera uma tensão física 
sobre a dupla hélice que ainda não foi aberta, 
podendo causar superenrolamento da dupla 
hélice 
 Se as enzimas TOPOISOMERASES não ‘aliviassem’ 
o problema do superenrolamento cortando o DNA 
nas regiões de superenrolamento e religando o 
DNA , a forquilha de replicação iria parar porque o 
desenrolamento iria requerer mais energia do que 
a helicase poderia fornecer 
 
 
 Ocorre na região de término e é reconhecida pela 
proteína Tus 
 A proteína Tus (em E. coli) liga-se aos sítios 
Terminais, bloqueando a atividade de helicase da 
DnaB 
 
 
 Toda síntese do DNA é feita pela DNA Polimerase 
a partir de um iniciador de RNA. No fim do 
processo, esses primers são removidos 
 Se não houvesse algum mecanismo de 
incorporação de nucleotídeos nessa região onde 
se encontraram os iniciadores, esses genomas 
iriam perdendo regiões de DNA a cada ciclo de 
divisão celular 
 Por isso, há a participação da enzima 
TELOMERASE 
 Os telômeros recompõem as extremidades do 
DNA 
 É composta por uma proteína e uma sequência de 
RNA que reconhece as extremidades finais dos 
genomas 
 No momento que esse RNA vai se ligar nessa 
extremidade final, há um pareamento das bases e 
uma extremidade 3’ livre. partir da , a fita de 
DNA consegue ser extendida pela própria 
telomerase, que consegue sintetizar o DNA a 
partir desse molde de RNA 
 Com isso, há a extensão dessa extremidade no 
genoma enquanto a DNA Polimerase consegue 
completar o espaço copiando o molde feito pela 
telomerase