Reparo do DNA

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Repar� d� DNA
- Para que uma célula funcione normalmente é
necessário uma vigilância contínua para evitar danos na
sequência do DNA. O DNA está sujeito a vários danos
que podem ser causados por compostos químicos,
radiações do ambiente, por vírus e por moléculas
reativas produzidas pela própria célula. Se o dano não é
reparado, pode se tornar uma mutação, que pode ser
indiferente, não causando malefícios e nem benefícios.
- Além disso, as mutações podem trazer consequências
severas, que são responsáveis por várias doenças
genéticas hereditárias e por vários tipos de câncer,
assim a sobrevivência de uma célula ou organismo
depende da capacidade de manter essas alterações no
seu DNA e o nível mínimo.
- Portanto, os sistemas de reparo do DNA, atuam para
evitar mutações, sendo fundamentais para a
sobrevivência dos seres vivos.
➔ Implicaçõe� da� alteraçõe� genética�:
✓ Alterações genéticas acumuladas
gradativamente durante milhões de anos →
adaptação de organismos a novas condições e
colonização de novos hábitats; (As mutações devem
ocorrer a milhares de anos, porque o acúmulo de
mutações de DNA, durante milhões de anos,
promoveu a variedade de espécies que existem hoje,
favorecendo a evolução das espécies, permitindo
também a adaptação de organismos às novas
condições ambientais e permitiu a colonização de
novos hábitos).
✓ Alterações genéticas em períodos curtos, em
organismos individuais → afeta negativamente o
desenvolvimento e a fisiologia; (Para sobreviver e se
reproduzir, o indivíduo deve ser geneticamente
estável, ou seja, o seu DNA não deve sofrer
alterações).
✓ Um indivíduo deve ser geneticamente estável;
✓ Reparo de DNA: Processos que verificam o
genoma à procura de lesões e as corrigem. (A
maioria das lesões do DNA é temporária, elas são
imediatamente corrigidos por esses sistemas).
✓ Mutações: alterações permanentes na sequência
de DNA;
- Podem ocorrer devido a falhas nos
processos de replicação e reparo;
✓ Anemia falciforme: mutação em um único
nucleotídeo → alteração na sequência de
aminoácidos → alteração na estrutura da proteína;
* Doença hereditária: mutação nas células
germinativas. - células essas que formam os
gametas.
(Os indivíduos com anemia falciforme, eles são
ineficientes no transporte de oxigênio, podendo
provocar fraquezas, tonturas, dores de cabeça e
podendo causar até a falência múltipla dos órgãos).
✓ Alterações genéticas podem originar células
capazes de crescer e se dividir de modo
descontrolado → Câncer - Mutações em células
somáticas.
→ Resulta do acúmulo gradual de alterações na
sequência de DNA causadas por mutações
aleatórias;
(Quando as mutações ocorrem nas células
somáticas, podem originar células variantes, e
algumas dessas células são capazes de crescer e se
dividir de forma descontrolada. E o resultado dessa
proliferação celular descontrolada é o câncer → que
resulta em grande parte do acúmulo gradual de
alterações nas sequências de DNA de células
somáticas, causada por mutações aleatórias.
Portanto, a alta fidelidade com a qual as sequências
de DNA são replicadas e mantidas, é importante
tanto para as células reprodutivas quanto para as
células somáticas).
➔ Mecanismos que causam lesões no DNA:
- Esses agentes induzem as lesões no DNA, porém
essas lesões também podem ocorrer de maneira
espontâneas, que podem ter sido ocasionadas por
erros na replicação e por produtos do metabolismo
celular.
- Se não for feito o reparo do DNA, a célula acaba
sofrendo morte celular por apoptose. E se essas
células não forem mortas, esse dano será convertido
em uma mutação.
➔ �p� d� lesõe� qu� ocorre� n� DNA:
✓ Malpareamento durante a replicação;
- Adenina se liga com timina, se esse mal
pareamento é deixado sem correção, isso irá resultar
em uma mutação permanente no próximo ciclo de
replicação.
Alterações químicas no DNA
✓ Depurinação: perda espontânea de bases púricas
(A e G);
✓ Provoca perda de um par de nucleotídeos →
produz uma deleção na fita recém sintetizada.
✓ Desaminação: perda espontânea de um grupo
amino de uma citosina produzindo uma uracila;
✓ Provoca a substituição de uma base por outra;
(Porque a uracila formada vai parear com a adenina
e a citosina parea com a guanina).
✓ Danos oxidativos de base: causados por
produtos do metabolismo (EROS);
- Guanina oxidada faz par errado com
Adenina;
- Substituição de G → T; (Por que a timina,
irá parear com a adenina).
✓ Dímeros de pirimidina: ligação covalente entre
duas pirimidinas ou podem ser gerados pela radiação
ultravioleta.
- Esse tipo de lesão normalmente para a maquinaria
de replicação no local da lesão e se esse dano não
for corrigido, pode gerar uma deleção, porque essa
ligação entres a pirimidina adjacentes podem
promover uma curvatura na fita e quando a célula
for copiar essa fita, não vai conseguir copiar essas
duas timinas, gerando uma buraco.
Quebras na fita dupla
✓ Podem ser provocadas por radiação ionizante,
erros na replicação, agentes oxidantes, etc;
✓ Se não corrigidas, podem produzir a rápida
fragmentação de cromossomos e perda de genes.
- Dupla fita de DNA original;
- Quebra na dupla fita de DNA;
- Fita de DNA menor que a original;
* Podem sofrer quebra, sendo um dano mais
cabuloso, exigindo um sistema de reparo mais
complexo e nesse caso o dano atinge as duas fitas.
Sem ter uma fita complementar para guiar o sistema
de reparo.
* Um sistema de reparo que pode ser utilizado para
corrigir esse erro pode utilizar recomendação
homóloga, ou seja, precisa de um cromossomo
homólogo para ligar ao cromossomo que sofreu o
dano.
✓ Para cada tipo de lesão no DNA existe uma via
de reparo específica:
➔ Mecanism� d� repar�:
✓ Quase todos os mecanismos de reparo
dependem da existência de duas cópias da
informação genética;
- A fita correta pode ser distinguida da fita
danificada porque a maioria das lesões produz
estruturas que não são encontradas em uma fita de
DNA não danificada; (Uma em cada fita de supla
hélice de DNA).
✓ Mecanismo básico de reparo:
1- O DNA danificado é reconhecido e removido.
Nucleases clivam a região danificada, deixando uma
lacuna em uma das fitas; (um Dna polimerase de
reparo, preenche essa lacuna, utilizando a fita não
modificada como molde - Esse DNA polimerase é
semelhante ao DNA polimerase que atua na
replicação, também polimerizando na direção 5’ 3’ e
também tem atividade de correção de erros);
2- Uma DNA polimerase de reparo preenche a
lacuna utilizando a fita não danificada como molde;
(Apesar da lacuna ser preenchida, ainda há uma
quebra e essa quebra vai ser selada pelo DNA ligase,
a mesma DNA ligase que atua nos fragmentos de
DNA na fita retardada, durante a replicação do
DNA)
3- A DNA-ligase une os fragmentos.
Reparo de pareamento incorreto
✓ Corrige os erros de malpareamento de bases
durante a replicação;
*Mais especificamente, resolvem os erros de
replicação produzidos pelo DNA polimerase, que
escaparam de sua atividade de correção. Quandos as
bases estão pareadas incorretamente, isso pode
provocar uma distorção na dupla hélice e essa
situação é detectada por esse sistema de reparo;
*No sistema de reparo, duas proteínas têm papel
central a MutS e MutL - MutS: Se liga
especificamente no pareamento incorreto. - MutL:
Veio e fica no DNA adjacente procurando uma
quebra e quando ela encontra essa quebra, ela
promove a degradação da fita com a quebra, até o
pareamento incorreto e o DNA, vai ser sintetizado
no lugar em que a fita foi degradada. E disso o DNA
polimerase vai e realiza a síntese desses fragmentos
e a DNA ligase liga os fragmentos.
- O sistema consegue distinguir a fita antiga da
fita nova. (como saber que qual é o nucleotídeo que
está incorreto - Consegue diferenciar as duas fitas,
devido a metilação em determinados resíduos de
adenina no DNA, esses grupos metil são adicionados
a fita de DNA, mas somente depois de um tempo,
então as fitas recém sintetizadas que estão logo atrás
da forquilha de replicação ainda não receberam
esses grupos metil, assim a falta de metalização nas
fitas recém-sintetizadas permite que elas sejam
temporariamentediferenciadas das fitas originais,
possibilitando a remoção seletiva do erro).
Reparo por excisão de bases
✓ Corrige bases alteradas: desanimadas, alquiladas,
oxidadas; depurinação;
✓ DNA-glicosilases: reconhecem a base alterada e
catalisam sua remoção;
✓ Endonuclease AP: reconhece o nucleotídeo sem
a base e cliva a cadeia principal fosfodiéster. (Junto
com a fosfodiesterase remove o açúcar fosfato e
forma uma lacuna, posteriormente essa lacuna vai
ser preenchida pela a DNA polimerase e DNA
ligase.
Reparo por excisão de nucleotídeos
✓ Corrige dímeros de pirimidina;
✓ Um complexo multienzimático verifica o DNA à
procura de distorções da dupla-hélice;
✓ A cadeia fosfodiéster é clivada nos dois lados da
distorção;
✓ A DNA-helicase remove o oligonucleotídeo de
fita simples contendo a lesão.
- Dímero de Timina que provoca essa distorção na
fita de DNA, Clivam o fragmento principal, depois é
removido, a lacuna será preenchida pela DNA
polimerase e os fragmentos serão ligados pela DNA
ligase.
Junção de extremidades não homólogas
✓ Corrige os erros de quebras na fita dupla;
✓ As duas extremidades quebradas são
aproximadas e religadas;
✓ Normalmente há perda de nucleotídeos no local
da lesão;
✓ Solução “rápida e suja”, mas é uma resposta
comum.
- A Principal proteína envolvida nesse
sistema de reparo é a HETERODÍMEROS
KU, assegurando as extremidades dos
cromossomos quebrados e disso as proteínas
adicionais mantém as extremidades unidas,
enquanto elas são processadas e ligadas de
forma covalente;
Recombinação Homóloga
✓ Recombinação: troca de segmentos de DNA;
✓ Corrige os erros de quebras na fita dupla;
✓ Utiliza a cromátide-irmã como molde;
✓ Sem perda ou alteração de nucleotídeos no local
do reparo;
✓ Ocorre após a replicação.
*Sistema mais preciso, que usa a cromátide-irmã
como molde e não provoca a perda ou a alteração de
nucleotídeos no local de reparos;
➔ Defeit� n� Mecanism� d� Repar�:
- Causado principalmente pelo o acúmulo de
dímeros de timina nas células que são
expostas a radiação UV;