ESTRUTURA E TOPOLOGIA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS E REPLICAÇÃO

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aula 1
ESTRUTURA E TOPOLOGIA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS E REPLICAÇÃO
1953 - Watson e Crick - informação genética ligada ao Dna; estrutura do Dna
Elementos estruturais do Dna: fosfato, pentose e bases nitrogenadas
Regras de chergaff da composicão de bases
Raio x da molécula de Dna de Rosalind (1952)
Dupla hélice
Próx 10 pares de pares a cada volta de helice (20 nucleotídeos)
Sulco maior e sulco menor são geradas pela posição de rotação das bases em torno do eixo da hélice
a numeração da pentose é a partir da base nitrogenada
Carbono 1’ ligação beta glicosídica base nitrogenadas
Carbono 2’ diferencia Dna (H) e RNA(OH)
Carbono 3’ ligação fosfodiéster ligações entre nucleotídeos
Carbono 5’ ligado ao grupamento fosfato
Purinas
Dois anéis ciclicos
Adenina e guanina
Pirimidinas
Apenas um anel cíclico
Citosina, timina e uracila (RNA)
**Dica nome grande estrutura pequena, nome pequeno estrutura grande
Mutação na adenina - perda do grupamento adenina; perda do pareamento com a timina e início do pareamento com a guanina
AMP adenosina monofosfato
GMP guanosina monofosfato
CMP citosina mono fosfato
UMP Uracila mono fosfato
TMP timina monofosfato
dATP desoxiadenosina trifosfato
A fita simples de Dna é formada por ligações fosfodiéster 
Ligação acontece entre o carbono 3’ e o carbono 5’ do nucleotídeo adjacente
Sentido da replicacao acontece do carbono 5’ para o 3’
3’ hidroxila
5’ grupamento fosfato
As duas fitas se mantém juntas por pontes de hidrogênios (Elétrons livres)
Para que o apartamento ocorra, ambas as fitas tem que era anti paralelas
O paralelamente G-C tem 3 pontes de hidrogênio
O paralelamente A-T tem 2 pontes de hidrogênio
Pareamento entre bases púricas com bases pirimidicas
B-DNA - estrutura mais estável para uma dupla-helice de DNA com sequência aleatória nas condições fisiológicas (solução com baixa concentração de sal) rotacao horaria
A-DNA - sob altas concentrações de sais ou em estado parcialmente desidratado; hélice mais curta e larga; não existe “in vivo”; menos água se ligando
Z-DNA - polímeros ricos em CG; hélice menos torcida com movimento e zigzag do esqueleto fosfato-acucar; forma encontrada “in-vitro”; presente em discretas regiões do genoma de eucariotos/procariotos; possível papl na regulação da expressão gênica (regiões promotoras)
O DNA pode desnaturar e renaturar
Quanto maior a porcentagem de bases CG, maior a temperatura de desnaturação, por serem 3 ligações
Fatores que afetam a desnaturação do Dna
Tamanho da molécula
Conteúdo de bases CG
pH
Presença de solventes orgânicos
Genoma humano
3 bilhões de pares de nucleotídeos do Dna humano
Estima-se que 99.9% da sequência seja exatamente a mesma entre todos os seres humanos
Estima-se que existam 25.000 genes
Nucleosideo - consiste de uma purinas ou pirimidinas ligada a uma ose (monossacarídeos)
Nucleotídeo - consiste de um nucleosídeo com um ou mais grupos fosfatos, unidos por ligação éster a molécula do açúcar; unidade constitutiva dos ácidos nucleicos com função de armazenamento da informação genética
dNTP - desoxirribose nucleosideo (A, G, C, U ou T) trifosfato
dNDP - desoxirribose nucleosídeo difosfato
dNMP - desoxirribose nucleosídeo monofosfato
Síntese de DNA catalisada por DNA polimerase
Leitura 3ˋ -> 5ˋ
Síntese 5ˋ-> 3ˋ
*procariotos
Polimerase humanas - gama, delta(tipo ) e epson(tipo 3)
*Eucariotos - não tem atividade exonucleásica(retirada de nucleotídeos/reparo) 5’ -> 3ˋ
Correção exonucleásica pela DNA polimerase durante a aplicação do DNA
Tautomerização - deslocamento de prótons
→ provoca a ligação de bases diferentes (ex.: citosina e adenina)
→ o próton pode voltar ao estado natural e a base ser desconectada, ent a polimerase para e corrige a base errada (processo rápido = nanossegundos)
→ se o processo for “lento” a polimerase segue com a replicação e não repara a base, produzindo uma mutação (que pode ser reparado por outras enzimas)
A polimerase precisa de um primer para identificar onde ela deve se ligar na fita simples, quem adiciona o primer é a enzima primase, ela utiliza ribonucleoside os trifosfatos para sintetizar pequeno iniciadores de RNA
Sliding clamp (cinta deslizante) (PCNA) - segura a DNA polimerase na fita de DNA
ACICLOVIR - medicamento para tratamento da herpes - semelhante à GTP (trifosfato)
Origem de replicação - regiões ricas em A-T que são reconhecidas por complexos proteicos
Uma pequena parte do DNA se dissocia formando forquilhas de replicação (sentido bidirecional)
Procariotos - Dna circular, uma origem de replicação
Eucariotos - Dna cromossomal, várias origens de replicação
Uma das fitas é sintetizada de forma contínua (leading) (3ˋ- 5ˋ) e a outra estará sendo replicada de forma descontínua (lagging) por meio de fragmentos de okazaki
DNA Helicase - quebra as pontes de Hidrogênio (dependente de ATP)
SSB (single-strand binding protein) - Elas desfazem as estruturas em grampo (partes da fita simples que se auto complementam - ligam-se entre si dentro da fita simples)
Topoisomerase - “desenrola” as fitas de DNA após a sua separação pela helicase
Tipo I:
→ clivagem de um filamento de DNA
→ DNA pode girar em relação à outro, aliviando a tensão acumulada
→ resoldagem da quebra no DNA
Tipo II:
→ clivagem reversível da dupla hélice, criando uma abertura no DNA
→ passagem da 2a hélice pela abertura
→ religação da quebra e prosseguimento da dissociação do DNA
Alça de redirecionamento de DNA (assistir video)
https://youtu.be/7Hk9jct2ozY?si=PbcQejRoHuqRqGoa
https://labs.icb.ufmg.br/lbcd/grupo2/replic/holoenz.html (explicação com imagens)
Telomerase → promove a extensão dos telômeros, ao alongar a fita parental, de modo que, promova a continuidade da replicação do DNA; nas células somáticas adultas, ela é pouco ativa, nas células germinativas, ela é muito ativa, para evitar o encurtamento do DNA; ela tem função exclusivamente estrutural.
→ a imortalilzação da telomerase promove o crescimento desordenado das células, o que provoca replicações múltiplas, possibilitando maior ocorrência de mutações, que leva ao surgimento de carcinomas
Histonas → promove a compactação do DNA
Núcleo → eucromatina - cromatina descondensada e transcricionalmente ativa
→ heterocromatina - cromatina condensada e transcricionalmente inativa
Os genes se encontram em 5 a 10% do DNA
TRANSCRIÇÃO EM PROCARIOTOS E EUCARIOTOS
*Os genes podem ser expressos com diferentes eficiências
→ depende da especificidade e necessidade do gene
Ex.: a queratina não é produzida nas células hepáticas pois não tem o gene de expressão ativo, pois não é necessária ali.
Principais RNAs
→ RNA mensageiro
→ RNA ribossomal
→ RNA transportador
→ snRNA → processamento RNAm
→ snoRNA → processamento e montagem RNAr
→ miRNA → inibe tradução do RNAm
→ siRNA → ativa a degradação de outros RNAs
→ piRNA →regula gametogênese
O RNA pode se enovelar em estruturas distintas e específicas
→ é principalmente fita simples, mas frequentemente contêm pequenos segmentos de nucleotídeos que podem formar pareamento com outras moléculas
→ a topologia é relacionada à funcionalidade do RNA
ex.: RNAt - topologia → anticódon
O RNA é idêntico, em sequência, a uma das fitas do DNA, a fita codante 5ˋ→ 3ˋque é complementar à fita que funciona como molde 3ˋ→5ˋ
O RNA pode parear-se com as duas fitas, de modo que ele possa expressar genes diferentes, localizados em lócus diferentes
Fita codante (codificadora) → semelhante ao RNA mensageiro
Fita molde → utilizada para a síntese (leitura) do RNA mensageiro; está no mesmo sentido de leitura que o RNA deve ser sintetizado
Leitura → 3ˋ→5ˋ
Síntese → 5ˋ→3ˋ
Menor com menor (L com 3)
Maior com maior (S com 5)
A síntese é catalisada pela RNA polimerase que polimeriza o RNA no sentido da síntese
A transcrição inicia quando a RNA polimerase se liga a uma região especial do Dna, o promotor, que é vizinho do ponto de início da transcrição
Gene → região promotora + UTR(untranslated region) + código de transcrição
+1 indica o final da região promotora (localizada na fita codante)
A RNA polimerase conecta-seantes do final da região promotora, dentro de um intervalo específico de bases (-10 e -35)
Iniciador (ligante da RNA polimerase) → fator sigma → indica a região promotora onde a RNA polimerase deve se ligar para sintetizar o RNAm da proteína desejada.
→ diferentes fatores sigmas sinalizam diferentes regiões promotoras que irão sintetizar diferentes RNAm's que posteriormente irão expressar diferente genes
TRANSCRIÇÃO
→ formação do RNAm
Reconhecimento do molde
Iniciação
Dissociação da fita e síntese
Liberação do fator sigma (que se ligará em outra RNA polimerase)
Estreitamento do canal
Alongamento
Término
A RNA polimerase desenrola duas voltas de hélices do molde de DNA antes de iniciar a síntese
O alongamento ocorre nas bolhas de transcrição que se movem ao longo do molde de DNA
Término → intrínseco → sequência de bases que quando pareadas se completam e formam um grampo, procedidas de uma sequência de uracilas (UUU)
→ extrínseco → a proteína rho segue pelo RNA até chegar à RNA polimerase e ajudá-la a desacoplar da fita de DNA
A transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente nas bactérias
TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS
3 tipos diferentes de RNA POLIMERASE
→ 1 - síntese do RNA ribossomal (exceto rRNA 5S)
→ 2 - síntese de mRNA, alguns snRNAs
→ 3 - transcreve tRNA, rRNA 5S e alguns snRNas
*Quimioterápico → inibe o acoplamento da RNA polimerase em células cancerígenas, ao ligar-se nos sulcos maiores e impedir que as duas voltas de hélice se dissociem.
Os promotores eucarióticas contem uma região chamada ‘’TATA BOX” próximo ao ponto de inicio da transcrição → timina, adenina, timina, adenina
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