Prévia do material em texto

Replicação do DNA
Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
Replicação
Transcrição
Tradução
Proteína
Ácido Desoxirribonucleico
Ácido Ribonucleico
Replicação 
do DNA
O mecanismo de 
replicação está 
baseado no 
pareamento das 
bases da dupla 
hélice do DNA.
A estrutura do 
DNA contém a 
informação 
necessária para 
perpetuar sua 
sequência de 
bases
A replicação do DNA é semi-conservativa
Experimento realizado 
por Meselson & Stahl 
em 1958
Cultivo em meio
14NH4Cl
Cultivo em meio
15NH4Cl
Purificação do DNA 
seguida de 
centrifugação em 
gradiente de CsCl
A replicação é 
bidirecional
A replicação do cromossomo circular
Replicon: Unidade do DNA onde está ocorrendo um 
evento de replicação
Replicon:
1. Origem + Término
2. Ativados apenas uma única vez em cada ciclo 
celular
3. O genoma de uma célula procariótica constitue um 
único replicon
4. Cada cromossomo eucariótico constitue vários 
replicons e todos são ativados uma única vez no 
ciclo celular ainda que não simultaneamente
A replicação é vista como um “olho” flanqueado 
por DNA não replicado
O genoma bacteriano circular constitue um único replicon
A velocidade da forquillha de 
replicação bacteriana é 
50000pb/min
Um única origem de replicação 
em E.coli (OriC, 245 pb)
Origem de Replicação em bactérias: Somente origens 
completamente metiladas podem iniciar a replicação
O genoma eucariótico constitue vários replicons
A velocidade da forquillha de replicação eucariótica é 2000pb/min
Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em 
tempos diferentes
Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática
Forquilha de replicação: Região do DNA onde ocorre a 
transição do DNA parental fita dupla para as novas 
fitas filhas duplas
Fita contínua (líder)
Fita descontínua
Polimerases de DNA: 
As enzimas que 
sintetizam DNA
A síntese de DNA 
ocorre pela adição de 
nucleotídeos a 
extremidade 3´OH da 
cadeia em crescimento. O 
precursor da síntese é o 
desoxiribonucleosídeo 
5´trifosfato
Sentido da síntese 
sempre é 5’ → 3’
A replicação é um 
processo extremamente 
fiel. As DNA-
polimerases tem atividade 
revisora
Desoxiribonucleosídeo 
5´trifosfato 
(precursor)
Fita sendo 
polimerizada
Fita molde
Desoxyribose
As DNA-polimerases sempre requerem um iniciador 
previamente pareado ao molde que será copiado
Pareamento de bases incorreto
correto
Atividade revisora de exonuclease 3’ → 5’ garante a fidelidade 
da replicação
Modelo da estrutura das DNA-polimerases
Propriedades das DNA-polimerases Bacterianas
Pol I PolII PolIII
Polimerização 5’ → 3’ + + +
Exonuclease 3’ → 5’ + + +
Exonuclease 5’ → 3’ + - -
Número de subunidades 1 ≥4 ≥10
Tamanho em kDa 103 90 ~900
Velocidade de 
Polimerização(nt/seg) 16-20 40 250-1000
Processividade 3-200 1500 ≥500000
(nt adicionados antes
da dissociação do molde)
DNA-polimerase III é uma holoenzima de mais de 10 
cadeias de estrutura dimérica
A subunidade 
Beta da 
DNA-
polimerase 
III envolve o 
duplex das 
fitas-filhas
OriC do 
cromossomo 
de E.coli
Proteínas presentes na origem de Replicação de E.coli
Metila as sequências GATC na OriCDam Metilase
Alivia a tensão torsional gerada pela 
abertura da dupla-fita
DNA girase
Facilita a ação da DnaARNA polimerase
Liga a fita simples de DNASingle strand binding 
(SSB)
Sintetiza os primers de RNAPrimase (DnaG)
Proteína do tipo histona que estimula a 
iniciação
HU
Auxilia a ligação de DnaB na origemDnaC
Desenrola o DNADnaB (helicase)
Reconhece a origem e abre a dupla fita em 
sítios específicos
DnaA
A síntese do DNA é semi-descontínua e requer um 
iniciador (primer) de RNA
Fita contínua
Fita descontínua
Síntese da Fita descontínua
Síntese da Fita Contínua
Fragmentos 
de Okasaki 
ocorrem na fita 
descontínua
A DNA 
polimerase III 
é responsável 
pela síntese da 
maior parte do 
DNA
A DNA 
polimerase I 
remove o 
primer de RNA 
e preenche as 
lacunas
A DNA ligase 
sela as quebras
A DNA ligase sela as quebras
Mecanismo de ação da DNA ligase
Proteínas presentes na forquilha de Replicação de E.coli
SuperenrolamentoDNA girase
Liga os fragmentosDNA Ligase
Preenche as lacunas e excisa os primersDNA Polimerase I
Sintese da fita novaDNA Polimerase III
Sintetiza os primers de RNAPrimase (DnaG)
Desenrola o DNADnaB (helicase)
Liga a fita simples de DNASSB
Síntese das fitas contínua e descontínua é independente
O complexo de 
replicação
A proteína DNA B 
(helicase) é responsável 
pelo movimento para 
frente da forquilha 
Cada core catalítico 
da DNA PolIII sintetiza 
uma das fitas-filhas
O primossomo afasta 
uma das fitas molde
Proteínas SSB 
mantem as fitas 
parentais separadas
Forquilha 
sentido 
horário
Forquilha 
sentido 
antihorário
Terminação Terminação
Forquilha 
sentido 
horário
Forquilha 
sentido 
antihorário
Terminação Terminação
Duplicação dos 
cromossomos
Separação dos 
cromossomos e 
divisão celular