Reparo do DNA: Mecanismos e Importância

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REPARO DO DNA 
REPARO DO DNA 
APESAR DA VARIAÇÃO GENÉTICA SER IMPORTANTE PARA A 
EVOLUÇÃO, A SOBREVIVÊNCIA DO INDIVÍDUO PRECISA DE 
ESTABILIDADE GENÉTICA. 
MECANISMO DE REPLICAÇÃO DO 
DNA EXTREMAMENTE PRECISO. 
MECANISMOS PARA CORREÇÃO DAS MUITAS LESÕES QUE 
OCORREM CONTINUAMENTE NO DNA – REPARO DO DNA. 
Menos de 1 em cada 1000 alterações no DNA tem chance de se perpetuar, 
causando mutação, as outras são eliminadas com eficiência pelo reparo do DNA. 
REPARO DO DNA 
MECANISMO DE REPLICAÇÃO DO DNA EXTREMAMENTE PRECISO  
FIDELIDADE DA REPLICAÇÃO 
Geometria do pareamento das bases Atividade revisora (atividade 3’  5’) 
Falhas na correção 
 erros de incorporação 
Polimerase excisa a G 
erroneamente pareada 
via 3’ 5’ exonuclease 
Síntese continua com a 
incorporação da base A 
correta 
Incorporação de um 
tautômero de G no 
lugar de A 
Volta a forma normal 
de G desfaz o 
pareamento com T 
MECANISMOS PARA CORREÇÃO DAS MUITAS LESÕES QUE 
OCORREM CONTINUAMENTE NO DNA – REPARO DO DNA 
REPARO DO DNA 
O DNA ESTÁ SUJEITO A ALTERAÇÕES QUE PODEM OCASIONAR 
MUTAÇÕES SE NÃO FOREM REPARADAS ANTES QUE A MOLÉCULA 
SE REPLIQUE. 
REPARO DO DNA 
-Erros de incorporação - pareamento padrão das bases não é o único possível; 
ocorrência temporária de formas tautoméricas de bases 
-Perda de bases - despurinação – perda de bases púricas; despirimidinação – perda 
de bases pirimídicas 
-Desaminações - perda de um grupo amino (NH2) - modifica as propriedades de 
emparelhamento da base. 
-Formação de dímeros - formação de ligações covalentes entre resíduos de 
pirimidina vizinhos 
-Lesões por alquilação - transferência de grupamentos metil ou etil para os sítios 
reativos das bases e dos fosfatos da cadeia de DNA. 
-Danos oxidativos – ocorrem sob condições normais devido à presença de espécies 
de oxigênio reativo (ROS) em todas as células aeróbicas, gerando produtos com 
propriedades alteradas 
-Quebras - ou em simples fita ou em dupla fita 
TIPOS DE ALTERAÇÕES/LESÕES/DANOS NO DNA 
REPARO DO DNA 
GRANDE INVESTIMENTO DAS CÉLULAS NOS 
MECANISMOS DE REPARO 
Levedura – mais de 50 genes 
envolvidos em reparo. 
Mamíferos – mecanismos de reparo 
menos conhecidos – parecem ser pelo 
menos tão complexos quanto em levedura. 
MUTAÇÕES EM GENES DE REPARO PODEM 
SER BASTANTE GRAVES 
REPARO DO DNA 
Xeroderma pigmentoso (XP) – doença humana decorrente de 
deficiência no sistema de reparo > lesões graves na pele, 
inclusive câncer de pele. 
REPARO DO DNA 
O DNA está exposto a uma série de agentes físicos, como luz 
ultravioleta (UV), e químicos que provocam lesões nessa 
molécula. Caso não sejam removidas, essas lesões podem levar 
a mutações ou à morte celular. Os organismos desenvolveram 
uma série de mecanismos capazes de remover lesões e, com 
isso, manter uma maior estabilidade do material genético. 
REPARO DO DNA 
PRINCIPAIS VIAS DE REPARO 
•Reparo direto 
•Reparo por excisão de bases (BER) 
•Reparo por excisão de nucleotídeos (NER) 
•Reparo de erros de emparelhamento entre bases – mismatch repair 
•Reparo por recombinação 
 
 A maioria destes sistemas usa a fita não lesada da dupla hélice 
como molde para reparar a fita lesada. 
REPARO DO DNA REVERSÃO DIRETA / REPARO DIRETO 
São poucas as lesões no DNA que podem sofrer reparo direto. 
 
 
•Quebras (nicks) 
 
 
 
•Lesões por alquilação 
 
 
 
 
 
•Dímeros de pirimidinas 
REPARO DO DNA REVERSÃO DIRETA / REPARO DIRETO 
•Quebras (nicks) podem ser reparadas pela DNA ligase quando a ligação fosfodiéster 
foi rompida, mas sem que tenham ocorrido danos nas extremidades 5’ e 3’ dos 
nucleotídeos vizinhos à lesão. 
Quebras 
REPARO DO DNA REVERSÃO DIRETA / REPARO DIRETO 
Lesão por alquilação 
•Lesão por alquilação/alcilação. As lesões por alquilação são revertidas 
por enzimas (alquiltransferases/metiltransferases) que reconhecem as 
bases alquiladas (p.ex. O6-metilguanina), removem o grupamento metil, 
transferindo-o para suas próprias cadeias polipeptídicas. 
REPARO DO DNA REVERSÃO DIRETA / REPARO DIRETO 
Dímeros de pirimidina 
•Dímeros de pirimidinas - lesões relativamente comuns formadas pela exposição do DNA à luz 
ultravioleta. Pirimidinas adjacentes podem se tornar ligadas sob estas condições. Este dímero 
não se encaixa bem na dupla-hélice e a replicação e a expressão gênica são bloqueadas até 
que a lesão seja removida. Esta lesão pode ser reparada de diferentes formas. A forma mais 
direta é a fotorreativação, que envolve uma enzima, a fotoliase, a qual se liga ao dímero e 
catalisa uma segunda reação fotoquímica, na presença de luz visível, desfazendo o anel 
ciclobutânico formado pela luz UV. (plantas e algumas bactérias) 
REPARO DO DNA 
A presença de bases modificadas no DNA é detectada por enzimas 
denominadas glicosilases - catalisam a quebra da ligação N-
glicosídica que liga o açúcar à base alterada e a eliminam do DNA. 
REPARO POR EXCISÃO DE BASE 
REPARO DO DNA 
REPARO POR EXCISÃO DE BASE 
glicosilases 
AP endonucleases 
 
DNA polimerase e ligase 
glicosilases - reconhecem bases 
modificadas e produzem sítios apúricos ou 
apirimídicos (AP). 
AP endonuclease - quebra a cadeia 
portadora da lesão, removendo a 
desoxirribose-fosfato que perdeu a 
base nitrogenada. 
falha de um único nucleotídeo na cadeia de DNA, a qual 
é corrigida por ação da DNA polimerase I e da ligase. 
REPARO DO DNA 
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS 
Nuclease 
DNA 
helicase 
DNA polimerase 
+ ligase 
reconhecimento por uma 
enzima de uma base 
danificada no DNA ou uma 
alteração na estrutura da 
hélice 
excisão da seqüência de 
nucleotídeos que contém a lesão. 
Isso é feito pelas nucleases 
As polimerases de reparo do 
DNA usam a extremidade 3’OH 
livre da borda da falha como 
primer para a síntese de um 
novo segmento de DNA, tendo 
como molde a cadeia 
complementar correta 
REPARO DO DNA 
REPARO DE ERROS DE EMPARELHAMENTO ENTRE BASES – 
MISMATCH REPAIR 
MutH corta o DNA (endonuclease) 
Ligação de MutH (endonuclease) 
e MutS 
reparo de excisão que 
corrige pareamento de 
bases errado produzido 
durante a replicação e 
que escapou da revisão 
par de bases pareado 
errado é reconhecido 
REPARO DO DNA 
Procariontes - algumas 
adeninas normalmente 
metiladas na seqüência 
GATC em ambas as fitas. 
A metilação das fitas-
filhas ocorre vários 
minutos após a 
replicação. Desta forma 
o DNA recém-replicado 
é hemimetilado 
REPARO DE ERROS DE EMPARELHAMENTO ENTRE BASES – MISMATCH REPAIR 
REPARO DO DNA 
REPARO DO DNA 
REPARO POR RECOMBINAÇÃO 
Junção de extremidades 
Não-homóloga 
Ligação das extremidades 
homóloga 
QUEBRA ACIDENTAL 
PERDA DE NUCLEOTÍDEOS DEVIDO 
À DEGRADAÇÃO DAS EXTREMIDADES 
REGIÃO COM SEGMENTO ALTERADO 
DEVIDO À PERDA DE NUCLEOTIDEOS 
RECUPERAÇÃO COMPLETA DA SEQUENCIA ATRAVÉS 
DA CÓPIA DE UM SEGUNDO CROMOSSOMO 
PROCESSO DE REPARO 
POR RECOMBINAÇÃO 
HOMÓLOGA