Replicação DNA(2)

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REPLICAÇÃO DO DNA 
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REPLICAÇÃO DO DNA:
• Precede a multiplicação celular sexuada e assexuada
• Ocorre na fase S (Síntese) do ciclo-celular em 
eucariontes
MITOSE
A chave para a replicação:
-Pareamento de bases!
-Molde de DNA é copiado
REPLICAÇÃO DO DNA:
• A síntese de DNA ocorre em replicons
consistindo de uma origem de replicação e 
duas forquilhas de replicação divergentes
(bidirecional)
• Cada forquilha de replicação contém um 
complexo de enzimas incluindo a DNA 
polimerase
• Forquilha de replicação: zona onde o DNA 
é desicoilizado e filamentos simples são 
expostos de forma a servir como molde
Eucariotos
• Cromossomos eucarióticos geralmente contêm muitos replicons
Procariotos
• Procariontes 
apresentam uma única 
origem de replicação 
(OriC) e um único 
replicon
• OriC tem 245 pb e 
tem regiões ricas em 
A-T, facilitando a 
formação da bolha de 
replicação
EXPERIMENTO DE MESELSON & STAHL (1958):
• A replicação do DNA é SEMI-CONSERVATIVA
EXPERIMENTO DE MESELSON & STAHL (1958): O PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO
• Requer:
� dATP, dCTP, dGTP, dTTP (dNTPs)
� molde de fita simples
� primer com hidroxila 3’ livre para ligar aos nts
seguintes
� DNA-polimerase e Mg+2
�Diversas enzimas acessórias
A replicação do DNA deve ser 
extremamente precisa
Como isso é possível?
• Apenas 1 erro é cometido a cada 109
nucleotídeos copiados
• Taxas de erro previstas com base nas mudanças 
termodinâmicas de nt que permitem 
pareamentos não convencionais: 1 erro a cada 
10.000 ou 100.000 nt incorporados
• O pareamento convencional não é o único 
possível
• Com pequenas alterações na geometria da hélice: 
G-T
• Formas tautoméricas raras temporárias
A alta fidelidade na replicação depende de:
•Pareamento correto entre um nucleotídeo 
complementar livre e um nt na fita molde
•Vários mecanismos de correção dos mal-
pareamentos
Etapas da correção:
1)Nt correto tem > afinidade pela DNA-polimerase em 
movimento (pareamento correto energeticamente + 
favorável)
2)Após pareamento do nt, antes da ligação covalente à
cadeia crescente, a enzima deve sofrer uma alteração 
conformacional: nt errado é + passível de dissociar-se –
geometria
3)Correção exonucleotídica: moléculas com pareamento 
incorreto na extremidade 3’ OH não são moldes 
eficazes: atividade de exonuclease de correção 3’-5’
4)Mecanismos de reparo
� Proteínas pré-priming – iniciadoras (interagem com 
OriC para a abertura da bolha de replicação)
� ORC – Complexo de reconhecimento de origem 
(levedura)
� Helicase: rompe pontes de H entre as bases da 
dupla-hélice (1000pb/s), deselicoidizando a hélice à
sua frente
� SSB: Proteínas que se ligam cooperativamente à fita 
simples do DNA na forquilha, estabilizando-a 
Enzimas acessórias na replicação:
� Primase (componente do primossomo): sintetiza 
primers de RNA
� Topoisomerases: retorna a dupla-hélice 
superelicoidizada a sua forma relaxada
� DNA ligase: une os fragmentos de Okasaki
Enzimas acessórias na replicação:
Proteínas 
iniciadoras em 
bactérias
Helicase SSB
Cinta deslizante que prende a polimerase ao DNA
•O processo de polimerização feito pela DNA 
polimerase é dependente de uma fita-dupla com uma 
extremidade 3’ OH livre para a adição de novos 
dNTPs
• A DNA polimerase não é capaz de síntese de novo
• Uma primase sintetiza um fragmento de RNA 
complementar ao molde de DNA que servirá de primer
(iniciador) para a DNA polimerase
• Em procariotos a primase está diretamente ligada à
helicase formando o primossomo
Replissomo: aparelho completo de replicação que se 
move ao longo da molécula de DNA em uma 
forquilha de replicação
DNA-ligase
catalisa a 
ligação 
covalente de 
cortes no DNA
DNA Topoisomerase I
Topoisomerase II: ativadas por sítios nos cromossomos 
em que duas duplas hélices se entrelaçam
Regiões diferentes de um cromossomo 
replicam em tempos distintos na fase S em 
eucariontes
• Mamíferos: fase S dura 8h
• As origens de replicação não são ativadas todas ao mesmo 
tempo
• Diferentes regiões dos cromossomos são replicadas em 
uma ordem determinada
• A ordem de ativação das origens depende em parte da 
estrutura da cromatina em que a origem está
• Heterocromatina replicada em estágio bastante tardio de 
S
• X inativo de fêmeas: replicado no final de S; X ativo: 
replicado durante toda a fase S
• Cromatina menos condensada mais acessível à maquinaria 
de replicação
• Genes de manutenção (housekeeping) ativos em todas as 
células são replicados precocemente na fase S
• Genes ativos em poucos tipos celulares são replicados 
precocemente nas células em que são ativos e 
tardiamente nas restantes
Regiões diferentes de um cromossomo 
replicam em tempos distintos na fase S em 
eucariontes
E OS NUCLEOSSOMOS?
•Novos nucleossomos são formados atrás da forquilha de 
replicação
•A cada ciclo celular uma qtd enorme de histonas é
necessária para formar os novos nucleossomos
•A maioria dos eucariontes possui várias cópias dos genes 
para histonas
•Histonas são sintetizadas principalmente na fase S (ao 
contrário da maior parte das proteínas, que são 
sintetizadas na intérfase)
COMO FICA A REPLICAÇÃO DA EXTREMIDADE DO 
CROMOSSOMO?
TELÔMEROS:
• Extremidades especializadas dos cromosssomos
eucarióticos lineares
• Contêm repetições: humanos GGGTTA (~10000 nt)
• Replicados pela telomerase que
� Carrega pequeno molde de RNA
� Tipo de transcriptase reversa
� Inativa na maioria das células somáticas
• Sem a telomerase, as fitas de síntese descontínua 
encurtam progressivamente (a cada ciclo celular) 
com a remoção dos primers, eventualmente 
deletando genes essenciais
John, Tacket, com 15 
anos de idade (2003), 
portador de um tipo 
de progeria (Síndrome 
de Hutchinson-
Gilford), condição 
genética rara e fatal, 
caracterizada pelo 
envelhecimento 
precoce. As células 
somáticas dessas 
pessoas apresentam 
telômeros curtos e 
capacidade 
proliferativa diminuída 
em meio de cultura
A ovelha Dolly (05/07/1996-14/02/2003), 
o primeiro mamífero clonado, envelheceu 
precocemente??