Replicação de DNA

Prévia do material em texto

Replicação de DNA 1
🧬
Replicação de DNA 
Estrutura da molécula de DNA e o processo de replicação.
Cada fita dupla-hélice de DNA contém uma sequência de nucleotídeos que é 
exatamente complementar a outra fita, assim, cada fita pode servir como molde 
para a síntese de uma nova fita complementar. Isso possibilita a célula copiar, ou 
replicar seus materias genéticos antes de passar para suas descendentes.
A replicação do DNA produz duas duplas-hélices completas a aprtir da molécula de 
DNA original. A replicação do DNA é semiconservativa, ou seja, cada uma das 
duplas-hélices filhas terminam com uma das fitas de DNA originais/parietais/velha e 
uma fita complementar nova.
💡 A DNA polimerase é quem catalise a síntese da fita de DNA.
Processo de replicação do DNA em células procarióticas
Replicação de DNA 2
Formação da forquilha de replicação e a DNA-polimerase
Nos cromossomos em replicação há a formação de uma forquilha de replicação, 
nessa forquilha um complexo multienzimático que contém a DNA-polimerase 
sintetiza o DNA das duas fitas novas. 
💡 Lembre-se que a molécula de DNA é antiparalela, ou seja, uma fita tem 
sentido 3’ →5’ e outra 5’→ 3’.
A DNA polimerase nas forquilhas de replicação só conseguem sintetizar na 
direção 5’-3’. A DNA polimerase sintetiza a fita a 5’-3’, logo, utiliza como molde a 
3’-5’. Quando pensamos na síntese da outra fita de DNA no sentido 3’-5’, devemos 
entender que a forquilha de replicação possui estrutura assimétrica, na qual a fita-
filha que está sendo produzida continuamente (5’-3’) é denominada fita líder, já a 
outra (3’-5’) é sintetizada de forma descontínua a chamada fita retardada, a qual é 
sintetizada em fragmentos em sentido oposto à direção do crescimento da cadeia 
de DNA, mas as duas fitas são sintetizadas na direção 5’-3’ pela DNA polimerase.
DNA-helicase e proteínas ligadoras de fitas simples de DNA
Replicação de DNA 3
Para que a síntese de DNA ocorra é necessário haver a abertura da dupla-hélice de 
DNA, mas em condições normais a dupla-hélice é bastante estável, por isso duas 
proteínas de replicação adicionais as DNA-helicases e as proteínas ligadoras de 
DNA de fita simples necessitam abrir a dupla-hélice e fornecer molde de DNA de fita 
simples para que a polimerase possa atuar. A DNA-helicase quebra as ligações de 
hidrogênios separando as duas fitas, já as proteínas ligadoras de fitas simples de 
DNA (SSB) são incapazes de abrir diretamente uma longa hélice de DNA, mas 
auxiliam as hélicases, estabilizando as fitas simples a medida que a DNA helicase 
atua, assim, mantem a fita aberta, para não haver dobras.
DNA-primase e DNA-ligase
A DNA-primase sinteiza pequenos iniciadores de RNA (primes) na fita de DNA por 
pareamento de bases. Na fita lider apenas um prime é necessário para iniciar a 
replicação, uma vez que a forquilha de replicação tenha sido estabelicida, já na fita 
retardada que possui a síntese do DNA descontínua, novos iniciadores são 
necessários para cada fragmento. 
Replicação de DNA 4
Para que dos fragmentos sejam produzidas uma nova fita contínua, são necessárias 
3 enzimas, as quais atuam retirando o prime, substituí-lo por DNA, e unir os 
fragmentos de DNA. Assim a nuclease degrada o iniciador de RNA, uma DNA-
polimerase denominada polimerase de reparo então substitui esse RNA por DNA e 
a enzima DNA-ligase os fragmentos.
Replicação de DNA 5
As DNA-topoisomerases (DNA-girases)
Devido o DNA ser organizado em dupla-hélice durante o deslocamento da forquilha 
de replicação vai criando o “problema do enrolamento”, vai fazendo supertorção e a 
DNA-topoisomerase para cliva a ligação fosfodiéster na fita de DNA para desfazer 
a torção, mas isso é de forma reversível, pois a essa ligação é regenerada quando a 
proteína é liberada. 
DNA polimerases e a fidelidade do processo de replicação.
Podem ser formados, mesmo com pouca frequência, pareamentos incorretos (G-T 
e C-A) que se mantido resultariam em um acúmulo de mutação. No entanto, quando 
a DNA-polimerase comete um raro engano e adiciona um nucleotídeo errado, ela 
pode corrigir o erro por meio da autocorreção que ocorre durante a síntese de DNA. 
Na autocorreção, a DNA-polimerase antes o nucleotídeo seguinte ela confere se o 
nucleotídeo previamente adicionado pareia corretamente com a fita molde, se foi 
correto ela adiciona o nucleotídeo seguinte, se não foi correto ela remove o 
nucleotídeo mal pareado, coloca o nucleotídeo correto e continua a síntese. Por isso 
ela sintetiza apenas no sentido 5’-3’.
Replicação do DNA em cromossomos eucarióticos 
Replicação de DNA 6
Origens de replicação
A posição onde a hélice é inicialmente aberta 
é chamda de origens de replicação. No 
genoma bacteriano que está contido em uma 
única molecula de DNA circular, a replicação 
inicia em uma única origem de replicação e 
duas forquilhas são formadas e procedem 
em direção opostas.
Já os cromossomos eucarionte são maiores que os das bactérias e a replicação 
começa em vários pontos, ou seja, há várias origens de replicação.
Associação com histonas (nucleossomos)
A replicação do DNA eucariótico necessita também da síntese de novas proteínas 
cromossomicas e suas associações ao DNA. A medida que a forquilha de 
replicação passa pela cromatina, as histonas são desmontadas e o octâmero é 
desassociado em um tetrâmero (H3-H4) e dois dímeros (H2A-H2B). O tetrâmero 
permanece fracamente ligado ao DNA, porém os dímeros são disassociados do 
DNA. Os tetrâmeros recém formados são adicionados ao DNA recém-sintetizado e 
os dímeros (metades novos e metades origens) são adicionados para completar os 
nucleossomos. Assim, novos octâmeros são formados.
Replicação de DNA 7
Telomerase
Como visto, a DNA-polimerase sintetiza a nova fita no sentido 5’-3’ e para ela iniciar 
é necessário um prime, na fita líder é necessário apenas primer e, logo, a fita é feita 
continuamente até o fim. A síntese da fita 3’-5’ usando como molde a fita 5’-3’ é feita 
em fragmento e para cada um deles há um primer, mas na extremidade dessa fita 
retardada quando o último prime é removido não como substituí-los. 
As bactérias devido ao seu DNA ser circular resolvem esse problema. Mas, os 
eucariontes solucionaram esse problema incorporando sequências nucleotídicas 
longas e repetidas nas extremidades dos cromossomos, as extremidades são 
chamadas de telômeros que contém sequências repetidas de nucleotídeos 
(sequências de repetições telométrica). A enzima telomerase se liga ao telômero 
e, usando um molde de RNA que é parte a própria enzima, alonga-o adicionando 
repetições teloméricas. Após o alongamento, a replicação da fita retardada pode ser 
completa pela ação da DNA polimerase.
Replicação de DNA 8