Replicação, Reparo e Recombinação do DNA

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GUSTAVO DALL’ORTO GIURIATO MEDFIMCA-TXVII
· Biologia Molecular: Replicação, Reparo e Recombinação do DNA.
 A replicação de DNA consiste na duplicação exata de grandes quantidades de informação genética, para ser passado para uma célula filha.
 No entanto, para realizar a replicação se requer manutenção da ordem, vigilância continua e reparo, já que erros na duplicação podem ser caóticos. Nesse sentido, maquinarias proteicas realizam esse trabalho, e seus mecanismos ilustram a eficiência da química celular. Vale ressaltar, que como descrito no quadro ao lado, embora as mutações ocasionais aumentem a sobrevivência em longo prazo, raramente isso acontece, já que a sobrevivência de um individuo necessita de um alto grau de estabilidade genética e o DNA nos proporciona isso. 
 Raramente os processos de manutenção do DNA celular falham, gerando uma mutação, resultando em uma alteração permanente no DNA.
Enquanto a sobrevivência de curto prazo de uma célula depende da sua capacidade de prevenir alterações no seu DNA, a sobrevivência em longo prazo de uma espécie requer que as sequências de DNA sofram alterações ao longo de gerações, a fim de permitir a adaptação evolutiva a circunstâncias dinâmicas. Veremos que, apesar do grande esforço da célula para proteger seu DNA, alterações ocasionais na sequência acontecem. Com o passar do tempo, essas alterações produzem variações genéticas sujeitas à pressão seletiva durante a evolução dos organismos.
 Nesse sentido, é importante dizer que muitas mutações são silenciosas, como uma modificação em um códon que não afeta um aminoácido, ou em um aminoácido sem afetar a atividade da proteína codificada pelo gene. Mas não é pra se enganar, se mutações fossem tão prejudiciais, a evolução estaria restrito a organismos menos complexos, por isso as células são divididas em células somáticas e células germinativas.
 Dessa forma, as células germinativas transmitem a informação genética aos descendentes enquanto as somáticas formam o corpo do organismo. Com isso, as mutações em células germinativas, afeta toda a descendência enquanto que nas células somáticas, não são transmitidas, mas pode ocasionas problemas, como por exemplo, o câncer. 
· Mecanismos de Replicação do DNA:
 De inicio, é importante entender que os organismos duplicam seu material genético antes de cada divisão celular, a partir da maquinaria de replicação da célula. 
 O pareamento de bases, com as purinas e pirimidinas, descrito melhor no capitulo 4, é o principio da replicação e do reparo. Nesse sentido, o uso do DNA molde, é um processo pelo qual a sequencia de nucleotídeos, principalmente as bases nitrogenadas, de uma fita é copiada em uma sequencia a complementar os nucleotídeos da outra.
Esse processo se inicia com a separação da hélice de DNA em duas fitas moldes, e implica no reconhecimento de cada nucleotídeo de cada uma dessas fitas moldes de DNA, na qual é complementado por um nucleotídeo complementar livre.
· Mas como o nucleotídeo livre é adicionado a fita molde?
Essa separação expõe os grupos doador e aceptor das ligações de hidrogênio em cada base do DNA, permitindo o pareamento com o nucleotídeo livre a ser incorporado e alinhando-o, e como sabemos as bases possuem formulas químicas especificas, ocasionando a ligação especifica A-T ou C-G.
Enquanto as ligações adenina-timina fazem apena duas ligações de hidrogênio, as ligações guanina-timinas fazem três, o que explica as mesmas serem mais estáveis, e contem mais regiões expressas por gene.
pela DNA polimerase
 Durante a replicação do DNA na célula, cada uma das duas fitas originais atua como um molde para a formação de uma fita inteiramente nova. Como cada uma das duas células--filhas resultantes da divisão celular herda uma nova dupla-hélice de DNA formada por uma fita original e uma fita nova diz-se que a replicação da dupla-hélice de DNA é produzida de forma “semiconservativa”.
· Forquilhas de Replicação:
 A forquilha de replicação é uma região de replicação localizada que se deslocava progressivamente pela dupla-hélice de DNA parental. Na forquilha de replicação, um complexo multienzimático que contém a DNA-polimerase sintetiza o DNA das duas fitas novas.
 A replicação a partir da DNA polimerase baseia-se em dois mecanismos, por causa da orientação antiparalela do DNA e a replicação seguir sempre a orientação 5’ para 3’. Dessa maneira, a fita líder com orientação recebe um tratamento enquanto a fita retardada recebe outro. Dessa forma, uma forquilha de replicação requer duas enzimas DNA-polimerase diferente.
 Na fita líder, os nucleotídeos são adicionados continuamente pela DNA polimerase a medica que se desloca pela molécula de DNA. 
 As DNA-polimerases nas forquilhas de replicação somente podem sintetizar na direção 5’-3’.Com isso, já que a fita retardada não possui essa orientação, o DNA é adicionado de uma maneira diferente, mas seguindo esse sentido, ocorrendo fragmentos de Okasaki, na qual o DNA não cresce de maneira continua, mas em fragmentos, e em direção contária ao crescimento da fita.
 Vale ressaltar, que se a DNA-polimerase não fizesse nada quando um pareamento errado ocorresse entre o DNA-molde e o desoxirribonucleotídeo recém-polimerizado, o nucleotídeo errado seria incorporado à cadeia nascente de DNA, produzindo mutações frequentes. Ou seja, o DNA necessita de vários mecanismos de correção.
· Mecanismos de correção do DNA:
 Nesse sentido, A DNA-polimerase realiza a primeira etapa da correção e ocorre imediatamente antes da adição covalente de um novo nucleotídeo à cadeia crescente.
 O nucleotídeo correto tem uma maior afinidade pela polimerase em movimento em comparação ao incorreto, porque o pareamento correto é energeticamente mais favorável. 
 Além disso, após a ligação do nucleotídeo, mas antes da sua ligação covalente à cadeia crescente, a enzima precisa sofrer uma alteração conformacional que promove um ajuste desse “encaixe” em torno do sítio ativo, e como a alteração conformacional ocorre mais prontamente em nucleotídeos corretor, a DNA polimerase pode verificar novamente a geometria exata do nucleotídeo antes de catalisar a reação de adição.
 Ademais, Nucleotídeos pareados de forma incorreta são mais difíceis de serem adicionados e, portanto, difundem-se mais prontamente no meio, antes que a polimerase possa adicioná-los de modo errado.
· Correção Exonucleolítica:
Diferente do primeiro mecanismo de correção descrito, a correção exonucleolítica ocorre imediatamente após os raros casos em que ocorre adição do nucleotídeo errado a cadeia crescente de DNA. Logo após a DNA polimerase cometer o erro, ela precisa resolve-lo.
 Essa exonuclease de correção de erro 3!-5! remove qualquer nucleotídeo não pareado ou mal pareado na extremidade do iniciador, continuando até que um número suficiente de nucleotídeos tenha sido removido, e daí regenerar uma extremidade terminal 3!-OH corretamente pareada capaz de iniciar a síntese de DNA. Dessa forma, a DNA-polimerase atua como uma enzima de “autocorreção”, que remove seus próprios erros de polimerização conforme se desloca pelo DNA.
 Os nucleotídeos adicionados incorretamente não servem como um molde eficiente, fazendo com que a DNA polimerase tenha dificuldade em alongar a fita.
 Com isso, a DNA polimerase utiliza a exonuclease de seu sitio catalítico para retirar o nucleotídeo ou sequencia de nucleotídica incorreta, removendo qualquer nucleotídeo mal pareado, até ter uma extremidade 3’ OH capaz da DNA polimerase seguir com seu processo, alongando a fita de DNA.
Ou seja, na correção exonucleolítica após um nucleotídeo ser pareado com uma base incorreta, não se é capaz de continuar com o alongamento da fita, até que a atividade da exonuclease ligada a DNA polimerase que trabalha de 3’ para 5’, remove esse nucleotídeo incorreto, para que a DNA polimerase retome o processo de adição de nucleotídeos .
 Os sítios catalíticos para as reações de exonuclease (E) e polimerização (P) estão indicados. No modo de edição, o DNA recém-sintetizado temporariamentese dissocia do molde e entra no sítio de edição onde o último nucleotídeo adicionado é cataliticamente removido.
Vale ressaltar, que para ativadade de polimerização e de correção da DNA polimerase sinalizados deve existir um primer perfeitamente pareado na extremidade. Ou seja, a DNA polímerase é dependente desse primer, que é colocado na fita de DNA demarcando o local de inicio da síntese de DNA.
 Por outro lado, as RNA polimerases, que participam do processo de transcrição genica, não necessitam de um mecanismo de correção eficiente como a exonucleolítica, já que os erros na síntese de RNA não são passados para a próxima geração, e não necessita de primer iniciador.
· Apenas a replicação do DNA na direção 5’-3’ permite correção eficiente de erros:
 ‘’Caso existisse uma DNA-polimerase capaz de adicionar desoxirribonucleosídeos trifosfatos na direção 3’-5’ da cadeia, em vez de apenas o mononucleotídeo a ser incorporado, teria que fornecer o trifosfato ativado necessário à ligação covalente. Nesse caso, os erros na polimerização não poderiam ser simplesmente hidrolisados. Portanto, a correção de uma base mal pareada é possível apenas se esta for adicionada à extremidade 3! Da cadeia de DNA. Embora o mecanismo de replicação da fita retardada pareça complexo, ele preserva a direção de polimerização 5’-3’ necessária à atividade de correção exonucleolítica.’’
 Apesar dos mecanismos para preservar o DNA contra erros de replicação, as DNA polimerases eventualmente cometem erros. Entretanto, como veremos mais adiante, as células têm uma outra oportunidade de corrigir esses erros
· O inicio da replicação no DNA:
 Na fita-líder, uma vez que a forquilha de replicação esteja estabelecida, apenas um iniciador é necessário para dar início a replicação, a DNA-polimerase é continuamente apresentada à extremidade da cadeia com o pareamento ao qual irá adicionar novos nucleotídeos. No lado descontínuo da forquilha, na fita retardada, por outro lado, cada vez que a DNA polimerase completa um pequeno fragmento de Okazaki, ela deve novamente iniciar a síntese de um fragmento completamente novo em um sítio mais adiante na fita-molde.
 Esse iniciador necessário para dar inicio ao trabalho da DNA polimerase tanto na fita líder como na fita retardada depende do mecanismo da enzima DNA primase, na qual produz uma fita iniciadora de ribonucleosideos complementar a fita de DNA. 
 Seu mecanismo na fita líder constitui-se como o principio do começo do alongamento da fita, já que a DNA polimerase é dependente desse iniciador, já na fita retardada, é sintetizado pequenos fragmentos de iniciador, na qual a DNA polimerase descontinuamente completa, na direção 5’-3’. A síntese de cada fragmento de Okazaki termina quando a DNA-polimerase encontra o iniciador de RNA.
 Para produzir uma cadeia contínua de DNA a partir de vários fragmentos na fita retardada, na qual é preenchida de maneira descontinua pela DNA polimerase, um sistema especial de reparo atua rapidamente para retirar o iniciador de RNA e substitui-lo por DNA, uma enzima chamada de DNA-ligase retira os ribonucleosideos da primase e liga uma extremidade a outra dos desoxiribonucleosideos da DNA polimerase.
DNA primase colocando os ribonucleosideos. Para formar o primer de RNA.
Inicio do trabalho da DNA polimerase na fita líder. Após o termino do primer de RNA
· Por que um iniciador de RNA, que necessita ser removido, é preferível no lugar de um iniciador de DNA, que não teria a necessidade de remoção?
R: parece que a utilização do RNA e não do DNA como iniciador traz uma grande vantagem para a célula, os ribonucleotídeos do iniciador automaticamente marcam essas sequências como “cópias suspeitas” para que sejam de maneira eficiente removidas e substituídas. Garantindo uma menor taxa de mutação.
Mecanismo detalhado de como funciona o processo de replicação da fita retardada.
A reação acima mostra a reação catalisada pela DNA ligase, na qual utiliza a clivagem da ligação fosfodiester para ligar a hélice de DNA.
· Sabemos que para replicação do DNA, a dupla hélice deve ser aberta frente a forquilha de replicação, mas que proteína ou processo é feito para isso?
 Para a síntese de DNA ocorrer a dupla hélice deve ser aberta, de modo que as enzimas possam realizar a fita complementar em cada uma das fitas moldes. Nesse sentido, ressalta-se que a dupla-hélice de DNA é bastante estável, em tubos de ensaio, é necessário quase a temperatura de ebulição da água para separa-las.
 Com isso, é necessário para replicação outras duas proteínas que fazem parte da replicação do DNA, as chamadas DNA helicase as proteínas ligadoras de DNA ou proteínas SSB. Na qual ambas são necessárias para promover a abertura da dupla-hélice e fornecer os moldes de DNA de fita simples para que a polimerase possa atuar.
· DNA Helicases:
 A helicase quebra as ligações de hidrogénio entre as bases (purinas ou pirimidinas) de ambas as cadeias de DNA, fazendo com que estas se separem. Esta enzima move-se ao longo da cadeia dupla de DNA utilizando energia da hidrólise de ATP para separar as duas cadeias da molécula. As duas fitas possuem polaridades opostas, e, em princípio, as helicases poderiam desenrolar a dupla-hélice de DNA movendo-se na direção 5’-3’ sobre uma fita, e na direção 3’-5’ sobre a outra. Ou seja, abre a dupla-hélice bidirecionalmente.
· Proteinas ligadoras de fita simples (proteínas SSB) :
As proteínas SSB, ligam-se fortemente e de maneira cooperativa com as helicases para expor fitas simples de DNA sem encobrir suas bases, que permanecem disponíveis como moldes. Essas proteínas são incapazes de abrir diretamente uma longa hélice de DNA, mas auxiliam as helicases, estabilizando a conformação distorcida e de fita simples. 
 Por meio de ligação cooperativa, elas cobrem e estendem as regiões de DNA de fita simples, e evitam a formação de pequenos grampos que formam-se rapidamente no DNA de fita simples, ou seja, serve para alinhas as fitas simples, impedindo que forme ligações de hidrogênio entre bases da mesma fita.
Imagem no outro lado.........
Essa imagem mostra o trabalho da proteína SSB:
Padrão semiconservativo da replicação do DNA:
Nessa imagem mostra-se a helicase deslizando e separando a dupla-hélice de DNA enquanto consome ATP para se impulsionar:
 Estrutura da helicase:
 
· O que é a cinta deslizante?
A tendência à rápida dissociação da molécula de DNA permite que a DNA-polimerase que recém terminou a síntese de um fragmento de Okazaki na fita retardada seja reciclada rapidamente e possa iniciar a síntese do próximo fragmento de Okazaki na mesma fita. 
 Nesse sentido, sem a cinta deslizante isso não seria possível, já que ela mantém a polimerase firmemente associada ao DNA enquanto está em movimento. Ou seja, ela mantem a DNA polimerase firme no DNA para que não ocorra a dissociação, garantindo que processos de replicação como no fragmento de okasaki ocorra rapidamente, e não impede o rápido deslocamento da DNA polimerase.
 Mas como ela faz isso?
 Ela forma um grande anel ao redor da hélice de DNA. Uma face do anel liga-se por trás da DNA polimerase, e toda a cinta desliza livremente ao longo da molécula de DNA à medida que a DNA polimerase se desloca.
 Mas antes de ser ligada a DNA polimerase, a fita deslizante é montada na fita por um complexo proteico chamado de montador da fita, na qual utiliza ATP para desfazer seu anel, e o montar ao redor da dupla-hélice de DNA, onde só então a DNA polimerase se liga a ela para continuar seu processo.
No molde da fita-líder, a DNA-polimerase em movimento está fortemente ligada à cinta, e as duas permanecem associadas por um longo tempo. 
A DNA-polimerase sobre o molde da fita retardada também utiliza a cinta, porém coma diferença de que cada vez que a polimerase alcança a extremidade 5’ do fragmento de Okazaki anterior, a polimerase libera-se da cinta e dissocia-sedo molde. Essa molécula de polimerase então se associa a uma nova cinta montada sobre o iniciador de RNA do próximo fragmento de Okazaki.
 Apesar de termos discutido a replicação do DNA realizada por uma série de proteínas que atuam de forma independente, na realidade, a maior parte das proteínas é mantida unida em um grande complexo multienzimático que sintetiza o DNA rapidamente.
 Esse complexo pode ser comparado a uma minúscula máquina de costura composta por peças proteicas e impulsionada pela hidrólise de nucleosídeos trifosfato. Como na máquina de costura, o complexo de replicação provavelmente permanece estacionário; o DNA pode ser comparado a uma longa faixa de tecido sendo rapidamente costurada enquanto passa pela máquina.
Na frente da forquilha de replicação, a DNA-helicase abre a dupla-hélice de DNA. Duas moléculas de DNA-polimerase trabalham na forquilha uma na fita-líder, e outra na fita retardada. Enquanto a molécula de DNA-polimerase na fita-líder pode operar de modo contínuo, a molécula de DNA-polimerase na fita retardada deve reiniciar em intervalos curtos, utilizando os pequenos iniciadores de RNA produzidos pela DNA-primase. A íntima associação de todos esses componentes proteicos aumenta bastante a eficiência da replicação.
Maquinaria do DNA:
O deslocamento da forquilha de replicação ao longo da fita dupla de DNA cria o chamado “problema do enrolamento”. As duas fitas parentais, que estão enroladas uma sobre a outra, devem ser desenroladas e separadas para ocorrer à replicação.
 Nesse sentido, a partir das DNA topoisomerases esse problema do enrolamento desordenado é resolvido, essas enzimas tratam-se de nucleases reversas, na qual ligam-se a cadeia de DNA e realizam a quebra da ligação fosfodiester, na qual após a saída da mesma tudo volta ao normal, já que Como a ligação covalente que une a proteína DNA-topoisomerase ao fosfato do DNA mantém a energia da clivagem da ligação fosfodiéster, a religação é rápida e não requer fornecimento adicional de energia.
 Dessa maneira, ao quebrar uma ligação fosfodiester logo a frente da forquilha de replicação, a DNA topoisomerases possibilita que o DNA possa girar livremente sem que ocorra o problema de enrolamento das fitas de DNA.
 Existe também um segundo tipo de DNA topoisomerase, topoisomerase II, nesse caso, ela forma uma ligação covalente com ambas as fitas de DNA ao mesmo tempo, quebrando as duas fitas temporariamente.
 Essas enzimas são ativadas em sítios nos cromossomos onde duas duplas hélices foram cruzadas uma sobre a outra como as produzidas por superespirais à frente de uma forquilha de replicação. Essas enzimas são ativadas em sítios nos cromossomos onde duas duplas hélices foram cruzadas uma sobre a outra como as produzidas por superespirais à frente de uma forquilha de replicação, e diferente da topoisomerase I, ela utiliza hidrolise de ATP para seu trabalho. (1) clivagem reversível de uma dupla-hélice, criando uma “abertura” no DNA; 
(2) passagem da segunda dupla-hélice, que está próxima, pela abertura; 
(3) religação da quebra e dissociação do DNA.
 As topoisomerases do tipo II podem aliviar a tensão do superenrolamento formada à frente da forquilha. 
 Seu mecanismo de reação também permite que as topoisomerases do tipo II separem dois círculos entrelaçados de DNA de maneira eficiente.
Resumo até aqui: A replicação do DNA ocorre em uma estrutura em forma de Y, chamada de forquilha de replicação. Uma enzima DNA-polimerase autocorretiva catalisa a polimerização de nucleotídeos na direção 5!-3!, copiando uma fita-molde de DNA com extraordinária fidelidade. Como as duas fitas da dupla-hélice de DNA são antiparalelas, essa síntese de DNA 5!-3! só pode ser realizada continuamente em uma das fitas da forquilha de replicação (fita-líder). Na fita retardada, pequenos fragmentos de DNA são sintetizados de trás para frente. Uma vez que a DNA-polimerase autocorretiva não pode iniciar uma nova cadeia, esses fragmentos da fita retardada são iniciados por pequenas moléculas de RNA, que subsequentemente são removidas e substituídas por DNA. A replicação do DNA necessita da cooperação de várias proteínas, incluindo:
 (1) a DNA-polimerase e a DNA-primase, que catalisam a polimerização dos nucleosídeos trifosfato; 
(2) as DNA-helicases e as proteínas ligadoras de DNA de fita simples (SSB), que auxiliam na abertura da dupla-hélice para permitir que as fitas sejam copiadas; 
(3) a DNA-ligase e uma enzima que degrada os iniciadores de RNA, para ligar os fragmentos descontínuos de DNA formados na fita retardada, e 
(4) as DNA-topoisomerases, que aliviam a tensão causada pelo enrolamento helicoidal e os problemas de emaranhamento do DNA. Muitas dessas proteínas associam-se entre si na forquilha de replicação, formando uma “maquinaria de replicação” altamente eficiente, em que as atividades e os movimentos espaciais dos componentes individuais são coordenados.
· Seu trabalho se baseia em etapas:
 
· Como a forquilha de replicação é formada, e como a célula regula os processos:
Sabe-se que a o DNA é replicado entre as duas origens de replicação, que dão origem as forquilhas, e que isso acontece apenas na fase S do ciclo celular.
 Nesse sentido, a forquiha de repilicação é demarcada pelo ORC, complexo de origem da replicação, na qual em várias sequencias de DNA marca e espera a vinda do complexo pré-replicativo, com as duas helicases. O assunto será melhor abordado no capitulo 17.
 (1) De 30 mil a 50 mil origens de replicação são utilizadas cada vez que uma célula humana se divide.
 (2) O genoma humano possui muitas outras origens em potencial (talvez 10 vezes mais), e diferentes tipos celulares usam diferentes combinações de origens. Isso pode permitir que a célula coordene suas origens ativas com outras características de seus cromossomos como a expressão seletiva de seus genes. O excesso de origens também fornece “reserva de segurança” caso a origem principal falhe. 
(3) Como nas bactérias, as forquilhas de replicação são formadas em pares e criam uma bolha de replicação à medida que se deslocam em direções opostas, distanciando-se do ponto de origem comum, parando apenas quando se encontram cabeça a cabeça (ou quando chegam à extremidade do cromossomo).
Dessa forma, várias forquilhas podem operar de forma independente em cada cromossomo, formando duas hélices de DNA filhas completas.Um cromossomo eucarioto é replicado usando várias origens de replicação, onde cada uma “dispara” em um determinado momento na fase S do ciclo celular, A maioria das sequências de DNA que pode atuar como uma origem contém:
 (1) um sítio de ligação para uma grande proteína de iniciação com múltiplas subunidades chamada ORC (complexo de reconhecimento da origem);
 (2) uma sequência de DNA rica em As e Ts e, portanto, fácil de desnaturar;
 (3) pelo menos um sítio de ligação para proteínas que facilitam a ligação do ORC, provavelmente pelo ajuste da estrutura da cromatina.
 ‘’Durante a fase G1, as helicases replicativas são colocadas no DNA próximas ao ORC, criando um complexo pré-replicativo. A seguir, na passagem da fase G1 para fase S, as proteínas-cinase especializadas se juntam ao complexo e ativam as helicases. Isso resulta na abertura da dupla-hélice o que permite a montagem das demais proteínas replicativas, incluindo as DNA-polimerases. As proteínas-cinase que promovem a replicação do DNA simultaneamente impedem a formação de novos complexos pré-replicativos até a próxima fase M, quando todo o ciclo é reiniciado. Elas atingem esse objetivo, em parte, pela fosforilação do ORC, produzindo um complexo incapaz de interagir com novas helicases. Essa estratégia fornece uma única janela de oportunidade para a formação de novos complexos pré-replicativos (fase G1, quando a atividade da cinase está baixa) e uma segunda janela para sua ativação e subsequente dissociação (fase S, quando a atividade da cinase está alta). Como essas duas fases do ciclo celular são mutuamente excludentes e ocorrem em uma ordem determinada, cada origem de replicaçãoé ativada apenas uma vez durante cada ciclo celular.’’
Telomero: estrutura repetitiva constituída de proteínas e DNA não codificante nas extremidades do cromossomo
· A importância da Telomerase para os cromossomos: 
 Sabe-se que a síntese de DNA na fita retardada acontece de maneira descontinua, criando os fragmentos de Okasaki. Com isso, esse mecanismo encontra problemas quando a forquilha de replicação encontra as extremidades do cromossomo.
 Esse problema baseia-se quando o primer de RNA (iniciador), que é sintetizado na fita retardada não pode ser substituído por DNA, já que não mais extremidade disponível para a polimerase por nosso DNA ser linear. Se não tivéssemos um mecanismo para contornar esse problema, todas as vezes que a célula fosse replicada perderíamos uma parte da extremidade do cromossomo. 
 Entretanto, mesmo que os Telômeros atuem como capas de sequencias repetitivas (centenas e milhares) de DNA não codificante que protegem as regiões internas dos cromossomos, eles se desgastam em pequena medida a cada ciclo de replicação de DNA, mesmo com a ação da Telomerase.
· Por que a polimerase não acrescenta as sequencias de nucleotídeos na extremidade?
 A maioria dos primers, que começam com fragmentos de Okazaki podem ser substituídos sem nenhum problema. Isso ocorre porque a hidroxila no final do fragmento de Okazaki vizinho pode ser usada como um gatilho pelo DNA polimerase, permitindo que ele substitua o primer com DNA. 
 No entanto, na extremidade do cromossomo, não há nenhum fragmento de Okazaki vizinho para fornecer a hidroxila necessária, resultando na replicação incompleta da extremidade do cromossomo.
O encurtamento de telômeros foi relacionado ao envelhecimento de células e a perda progressiva dos telômeros pode explicar a razão pela qual as células somente podem se dividir um determinado número de vezes.
 As sequencias nucleotídicas nas extremidades do cromossomo, na qual contem sequencias repetitivas de DNA não codificante é chamada de Telomero. Nesse local, as sequencias repetitivas especificas de DNA telomerico são reconhecidos por proteínas ligadoras de DNA, as quais atraem uma enzima chamada Telomerase.
 O trabalho da Telomerase consiste em repor essas sequencias do telomeros, cada vez que a célula se divide.
· Como ela repõe essas sequencias?
A telomerase é uma DNA polimerase RNA dependente, ou seja, uma enzima que pode produzir DNA usando o RNA como molde, ou seja, com mecanismos parecidos com a transcriptase reversa. 
 Nesse sentido, ela adiciona nucleotídeos a extenção da fita, usando RNA como molde, após a extensão da fita pela telomerase, pode-se fazer uma fita complementar através do mecanismo comum de replicação, usando um RNA primer e DNA polimerase, produzindo uma fita dupla de DNA.
Vale ressaltar que Telômeros precisam ser protegidos dos sistemas de reparação de DNA das células porque eles têm extensões de fita simples que se parecem com DNA danificado.  Com isso, Os telômeros precisam ser, obviamente, diferenciados dessas quebras acidentais; caso contrário, a célula iria tentar “consertar” os telômeros, provocando fusões cromossômicas e outras anormalidades genéticas. 
Uma nuclease especializada remove a extremidade 5’ de um telômero formando uma saliência na extremidade de fita simples. Essa extremidade atrai um grupo de proteínas que formam um tipo de “tampa” cromossômica protetora conhecida como shelterina. Com isso, A shelterina “esconde” os telômeros dos detectores de lesões celulares que monitoram o DNA continuamente, “alças-t” são vistas onde a extremidade do telômero se dobra para trás, e são protegidas também pelas shelterinas.
Imagem que retrata o trabalho da telomerase:
· O comprimento dos telomeros é regulado pela célula:
 Na maioria das células somáticas em divisão, porém, os telômeros vão sendo encurtados gradualmente e foi proposto que esse encurtamento fornece um mecanismo de contagem que ajuda a evitar a proliferação ilimitada de células com desvios, essa ideia implica que nossas células somáticas iniciam a vida embrionária com um complemento repleto de repetições teloméricas. Eles, então, vão se desgastando em diferentes níveis nos diferentes tipos celulares.
 No entanto, alguns tipos de células conservam esse telomeros, especialmente aquelas em que o tecido precisa ser regenerado em alta taxa durante a vida, mas em vários outros tipos celulares, o nível da telomerase é reduzido de tal modo que a enzima não pode mais acompanhar a duplicação cromossômica.
 Então, após várias gerações celulares, as células descendentes herdarão cromossomos que não possuem a função do telômero e como resultados desse defeito, ativam a resposta a lesões no DNA, provocando sua retirada permanente do ciclo celular e a célula não mais se divide, um processo chamado senescência celular replicativa.
 Ou seja, isso quer dizer também que esse mecanismo pode oferecer de alguma forma segurança contra a proliferação celular descontrolada de células anormais em tecidos somáticos e, assim, auxiliar na proteção contra o câncer.
Resumo Telomeros:
· As proteínas que iniciam a replicação do DNA ligam-se a sequências de DNA na origem de replicação e catalisam a formação de uma bolha de replicação com duas forquilhas de replicação que se deslocam em sentidos opostos. O processo inicia quando um complexo DNA-proteína iniciadora é formado e subsequentemente acopla uma DNA-helicase ao DNA-molde.
· Outras proteínas são, então, adicionadas, formando uma “maquinaria de replicação” multienzimática que catalisa a síntese de DNA em cada forquilha de replicação. Nas bactérias e em alguns eucariotos simples, as origens de replicação são determinadas por sequências de DNA específicas com apenas algumas centenas de pares de nucleotídeos. 
· Em outros eucariotos, como os humanos, as sequências necessárias para determinar uma origem de replicação de DNA parecem ser bem menos definidas, e a origem pode estender-se por vários milhares de pares de nucleotídeos.
· A replicação do DNA eucariótico ocorre em apenas uma fase do ciclo celular, a fase S. Em eucariotos, a forquilha de replicação se desloca cerca de 10 vezes mais lentamente comparada à forquilha de replicação de bactérias, e cada cromossomo eucariótico, muito mais longo, requer diversas origens de replicação para completar sua replicação na fase S, que dura normalmente 8 horas em células humanas. 
· As diferentes origens de replicação nos cromossomos eucarióticos são ativadas em uma sequência determinada, em parte, pela estrutura da cromatina, em que as regiões mais condensadas da cromatina iniciam sua replicação mais tardiamente. 
· Após a passagem da forquilha, a estrutura da cromatina é regenerada pela adição de novas histonas as histonas originais, as quais são diretamente herdadas em cada molécula-filha de DNA. Os eucariotos resolvem o problema da replicação das extremidades dos seus cromossomos lineares por meio de uma estrutura especializada na porção terminal, o telômero, mantido por uma enzima especial de polimerização de nucleotídeos chamada de telomerase.
· A telomerase estende uma das fitas de DNA na extremidade do cromossomo utilizando um molde de RNA que é parte integral da enzima, produzindo uma sequência altamente repetida de DNA que caracteristicamente estende-se por milhares de pares de nucleotídeos em cada extremidade cromossômica. Os telômeros possuem estruturas especializadas que os diferenciam de quebras nas extremidades cromossômicas, assegurando que não sejam erroneamente reparados.
· Sistemas de Reparo do DNA:
Vimos anteriormente a DNA polimerase e sua correção exonucleolítica, mas além disso, existem outros diversos tipos de correção, entre eles:
· Reparo por mau pareamento;
· Mecanismos de reparo a danos no DNA;
· Reversão direta
· Reparo por excisão
· Reparo de quebra de dupla fita
· Reversão de danos;
· Reparo por excisão de base;
· Reparo por excisão de nucleotídeo;
· Reparo por quebra de fita dupla;