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RECOMBINAÇÃO DNA tem a capacidade de sofrer rearranjos que podem mudar a combinação de genes. A B C a b c A B c a b C rearranjo Cromossomos homólogos Cromossomos homólogos Recombinação importante para variação genética: - novas combinações entre os genes - alterações na expressão dos genes Através da variação, organismos podem adaptar-se às mudanças ambientais. RECOMBINAÇÃO RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA RECOMBINAÇÃO SÍTIO-ESPECÍFICA RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA Troca genética que envolve seqüências de DNA homólogas. (ocorre entre quaisquer seqüências homólogas de nucleotídeos, em geral pertencentes a duas cópias de um mesmo cromossomo) Quando: -troca entre cromossomos homólogos (crossing-over) na prófase I da meiose. - reparo de DNA. diferentes versões (alelos) do mesmo gene podem ser testadas em novas combinações com outros genes. PRINCIPAL RESULTADO: Quebra e união de duas duplas hélices. Junção heterodúplex pareamento de bases entre duas fitas de moléculas distintas de DNA. RECOMBINAÇÃO RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA RECOMBINAÇÃO RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA Crossing-over (ou sobrecruzamento) é a troca (permuta) de partes correspondentes de cromossomos, entre homólogos, por quebra e reunião, ou seja, por recombinação homóloga. Quiasma é uma estrutura em forma de cruz comumente observada entre cromátides não irmãs na meiose; sítio do crossing-over. Quiasma Cromossomos Homólogos Cromátides Recombinantes RECOMBINAÇÃO RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA Modelo de Holliday – quebras de fitas simples em cada molécula de DNA dupla- fita, na mesma localização. Modelo de Reparo de quebras de fita dupla – quebras de duplas fitas são relativamente freqüentes. -Em E.coli não foi encontrada nenhuma proteína que faça quebras de fita dupla. As quebras são geradas devido à lesões no DNA ou obstrução da forquilha de replicação. -Nos eucariotos existe uma proteína (Spo11) que introduz quebras de fita dupla para iniciar a recombinação meiótica. RECOMBINAÇÃO RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA 1 e 2 3 e 4 Principais etapas (Holliday): 1. Alinhamento de moléculas de DNA homólogas. 2. Quebras no DNA (em apenas uma fita ou em ambas). 3. Invasão de fita – pareamento inicial gera a junção de Holliday. 4. Movimento da junção de Holliday = migração da ramificação (aumenta a extensão de DNA trocada entre as duas moléculas). 5. Resolução - Clivagem da junção de Holliday Clivagem nas fitas que não foram quebradas na etapa 2. Clivagem nas mesmas fitas que foram quebradas na etapa 2. Recombinantes combinados - ou entrelaçados ou com sobrecruzamento. Recombinantes remendados - ou emendados ou sem sobrecruzamento. RECOMBINAÇÃO RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA Uma troca de fitas entre moléculas de DNA sempre cria uma região heterodúplex, mas a troca pode ou não ser acompanhada pela recombinação das regiões adjacentes. RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA Modelo de Reparo de quebras de fita dupla 1. Quebra de dupla fita 2. Formação de extremidades 3’ simples fita (caudas de DNA simples fita). 3. Invasão do dúplex não clivado pelas caudas de DNA simples fita. 4. Alongamento da extremidade 3’ da fita invasora deslocamento da fita da molécula não clivada, que migra para o outro dúplex. 5. Alongamento da extremidade 3’ da outra fita reparo das lacunas. 6. Migração de ramificação, 2 junções de Holliday. 7. Resolução. Proteínas envolvidas na recombinação RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA Etapas de Recombinação Proteínas em E. coli Proteínas eucarióticas Pareamento de DNAs homólogos e invasão de fita Proteína RecA Rad51 Dmc1(na meiose) Introdução de quebras em dupla- fita nenhuma Spo11 (na meiose) Processamento das quebras do DNA originando fitas simples para a invasão Helicase/nuclease RecBCD Proteína MRX (também chamada nuclease Rad50/58/60) Adição de proteínas de permuta de fitas RecBCD e RecFOR Rad52 e Rad59 Reconhecimento da junção de Holliday e migração de ramificação Complexo RuvAB Desconhecida Resolução das junções de Holliday RuvC Talvez Mus81 e outras DNA polimerases, proteínas SSB, topoisomerases e ligases também são fundamentais. Proteínas envolvidas na recombinação RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA RecA – reconhece especificamente DNA de fita simples percorre o dúplex de DNA para encontrar região de homologia e anela (pareia) esse segmento a seqüência complementar do dúplex homólogo, substituindo, a fita original complementar pela nova fita. RecBCD – complexo formado pelas subunidades RecB, RecC e RecD –atividades: - possui atividade de nuclease degrada DNA; - atividade DNA-helicase desenrola molécula de DNA na presença de proteínas SSB. -promove posicionamento da RecA. gera regiões de DNA simples fita com extremidade 3’ livre (apenas em moléculas com extremidade livre). -Sítios chi (cross-over hotspot instigator) 5’ –GCTGGTGG-3’ – seqüência de DNA que controla a atividade da RecBCD – estimulam a freqüência de recombinação homóloga. RecBCD cliva uma das fitas, próximo ao sítio chi. RecD dissocia-se do complexo ou é inativada. RuvA e RuvB – formam complexo RuvAB – reconhecimento da junção de Holliday por RuvA – RuvB atividade helicase migração da ramificação. RuvC – endonuclease que reconhece a junção de Holliday. Proteínas envolvidas - RecA e RecBCD RECOMBINAÇÃO GERAL OU HOMÓLOGA 1. Complexo RecBCD liga-se a uma extremidade livre da cadeia de DNA. 2. RecBCD desenrola e degrada o DNA agindo como exonuclease. 3. RecBCD pára sobre um sítio chi; função exonuclease cliva uma das fitas. 4. RecD dissocia-se do complexo no sítio chi. 5. O complexo RecBC contínua como helicase. Gera uma região de fita simples, na qual RecA poderá ligar-se e iniciar um processo de recombinação. Recombinação sítio-específica - é aquela que acontece entre uma curta seqüência específica de nucleotídeos de uma das moléculas de DNA e seqüências específicas ou não da outra molécula participante. Neste tipo de recombinação não é necessário haver homologia de seqüência entre os segmentos de DNA. RECOMBINAÇÃO SÍTIO-ESPECÍFICA RECOMBINAÇÃO
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