aula-11-Replicação do DNA

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Profa. Clarisse Beltrão 
 Em humanos a síntese de um novo filamento 
de DNA ocorre na velocidade de 3.000 
nucleotídeos por minuto. 
 Em bactérias: 30.000 nucleotídeos por 
minuto. 
 Média de apenas 1 erro por bilhão de 
nucleotídeo incorporado. 
 Ocorre em etapas: (1) Iniciação; (2) 
Ampliação/Alongamento de Cadeia e (3) 
Término da cadeia. 
 Quando Watson e Crick 
deduziram a estrutura 
em dupla hélice do 
DNA, eles 
reconheceram que a 
especificidade do seu 
pareamento podia 
fornecer o princípio 
fundamental para um 
mecanismo simples de 
duplicação do DNA. 
 Em cromossomos bacterianos e virais 
geralmente há uma única origem por 
cromossomo a qual controla a replicação de 
todo cromossomo. 
 Nos cromossomos dos eucariontes várias 
origens controlam coletivamente a replicação 
da molécula gigante de DNA presente em 
cada cromossomo. 
 Cada origem controla a replicação de uma 
unidade de DNA denominada de réplicon. 
 Em 1957 Arthur 
Kornberg realizou a 
primeira síntese in 
vitro de DNA em 
Escherichia coli. 
 Ele isolou uma enzima 
(DNA-polimerase I) 
responsável por 
catalisar a adição 
covalente de 
nucleotídeos à cadeia 
de polinucleotídica 
preexistente. 
 A enzima DNA polimerase requer: 
◦ 5´trifosfatos de cada um dos 4 
desoxirribonucleosídeo: dATP (desoxiadenosina-
trifosfato), dTTP (desoxitimina-trifosfato), dGTP 
(desoxiguanina-trifosfato) e dCTP (desoxicitidina-
trifosfato). 
◦ Mg2+ 
◦ DNA preexistente (molde). 
 A DNA Polimerase não pode iniciar a síntese de novo. 
 O Primer fornece a extremidade 3’-OH livre, na qual 
os nucleotídeos vão sendo adicionado durante a 
síntese de DNA. 
 
 
 A DNA Polimerase I 
catalisa a formação 
da ligação 
fosfodiéster entre a 
3’-OH do final do 
primer e o 5´-
fosfato do 
desoxiribonucleotíd
eo que chega. 
 
 Fornece a sequência de nucleotídeos que 
especifica a sequência complementar da 
cadeia nascente de DNA. 
 A DNA Polimerase 
Irequer um molde de 
DNA cuja sequência d 
ebase dite, por seu 
potencial pareamento 
de bases, a síntese 
de uma sequência de 
bases 
complementares no 
filamento a ser 
sintetizado. 
 
 É um polipeptídeo único com peso molecular 
de 103.000 codificado pelo gene polA. 
 De fato essa enzima não catalisa a replicação 
semiconservativa do cromossomo de E. coli, 
ela possui um papel principal na replicação 
do cromossomo e um papel central na 
reparação do DNA danificado. 
 DNA-Polimerase I: Possui atividade 
polimerase 5’ 3’; exonuclease 5’ 3’ e 
exonuclease 3’ 5’. 
 A principal função da DNA-Polimerase I em E. 
coli é reparar defeitos no DNA, tais como os 
induzidos por radiação UV. 
 DNA-Polimerase II: também é uma enzima de 
reparo de DNA com atividades polimerase 
5’ 3’; exonuclease 3’ 5’. 
 DNA-Polimerase III (complexo enzimático 
formado de muitas subunidades diferentes) 
com atividades polimerase 5’ 3’; 
exonuclease 3’ 5’ e exonuclease 5’ 3’ 
apenas em DNA unifilamentar. É a verdadeira 
replicase. 
 DNA-Polimerase IV e V exercem papel na 
replicação de DNA danificado. 
 São sete das DNA-Polimerases (, β, γ, δ, ε, ζ, 
e η). 
 Duas ou mais enzimas (, β e/ou ε) 
funcionam juntas para efetuar a replicação 
semiconservativa do DNA. 
 A DNA-Polimerase γ é responsável pela 
replicação nas mitocôndrias. 
 As DNA-Polimerase β, ζ e η são enzimas de 
reparo. 
 As DNA-Polimerase γ, δ e ε exercem atividade 
de exonuclease de revisão 3’ 5’. 
 A replicação do DNA é um processo 
complexo que requer a ação conjunta de um 
grande número de proteínas. 
 Os dois filamentos de DNA nascentes estão 
sendo sintetizados em cada forquilha de 
replicação estão sendo ampliados na mesma 
direção em nível macromolecular ( 5’ 3’). 
 O filamento molde de sentido 3’ 5’ é 
denominado filamento Leading, requer a 
função iniciadora apenas na origem de 
replicação. 
 O filamento molde de sentido 5’ 3’ é 
denominado de filamento Lagging, requer a 
função iniciadora para cada fragmento de 
Okasaki. 
Vídeo 
DNA-Ligase: fechamento 
covalente de corte no 
DNA; está envolvida 
também no reparo e 
recombinação do DNA, 
juntamente com a DNA-
Polimerase. 
DNA-primase: é uma 
RNA-Polimerase capaz de 
sintetizar moléculas de 
RNA a partir de um molde 
de DNA. 
A DNA-polimerase I 
retira o primer de RNA 
(usando sua atividade 
exonuclease 5’ 3’) e 
os substitui por DNA 
(usando a atividade 
polimerase 5’ 3’) e 
usando o fragmento de 
okasaki adjacente como 
primer. 
A DNA-helicase promove 
o desenrolamento da 
molécula de DNA e a 
Proteína SSB (proteína de 
ligação a DNA 
unifilamentar) as mantêm 
temporariamente 
desenrolada. 
A cada 3600 de giro 10,4 
nucleotídeos ficam aptos 
a serem replicados. 
 São enzimas que catalisam quebras 
temporárias em moléculas de DNA, usando 
ligações covalentes para as manterem 
clivadas. 
◦ Topoisomerase I: Produzem quebras 
unifilamentares temporárias ou corte no DNA, 
removendo super-hélices, uma de cada vez. 
◦ Topoisomerase II: Produzem quebras bifilamentares 
temporárias no DNA, removem e introduzem 
super-hélices, duas de cada vez. 
 Replicação restrita à fase S. 
 Múltiplas origens de replicação. 
 Em cada forquilha de replicação existem 2 ou 
+ polimerases diferentes. 
 Deselicoidização requer a ação de uma DNA-
topoisomerase e uma DNA-helicase. 
 A proteína responsável por deixar o DNA 
distendido é a Proteína A de replicação (RP-A). 
 
 
 A Polimerase  é necessária p início da 
replicação nas origens e p/ introduzir os 
primers na fita descontínua. Ela se mantém 
num complexo estável com a DNA-primase. 
 A Pol δ catalisa a maior parte da síntese de DNA. Ela 
interage com as proteínas PCNA e Rf-C para se tornar 
ativa. 
 Os primers de RNA são removidos pela ribonuclease H1 
e ribonuclease FEN-1. A Pol δ então preenche os 
espaço com nucleotídeos e a DNA-ligase faz as ligações 
covalentes. 
 A Pol ε é necessária na replicação e no reparo. 
Vídeo 
02 
 A DNA-polimerase não pode 
replicar o segmento terminal do 
filamento descontínuo da fita de 
DNA. 
O telômero possui uma 
estrutura única que facilita a sua 
replicação ou deve haver uma 
enzima que resolva este 
problema da replicação em uma 
das pontas da fita de DNA? 
Síndrome de Hutchinson-Gilford.