Aula 3 Replicação do DNA

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Replicação do DNA
Itaperuna– RJ
2016
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 Processo de autoduplicação do material genético;
 Transmissão das características hereditárias para gerações futuras;
Replicação do DNA
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Replicação do DNA
Todos os organismos devem duplicar o seu DNA com extrema precisão antes de cada divisão celular;
Mecanismos básicos de replicação:
Separação das cadeias de DNA	
Cópia de cada cadeia que serve como molde	
Síntese da nova cadeia complementar
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Replissoma
 Helicase
 Primase
 Polimerases
 Topoisomerases
 Proteínas de ligação ao DNA (SSB)
 Ligase
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Retirada das histonas
Proteínas de ligação a fita simples (SSBs)
DNA helicase
Quebra pontes de H
DNA topoisomerases
Tiram a tensão
Desenovelamento do DNA
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Como acontece a síntese do DNA?
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Replicação semiconservativa
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Replicação
DNA Polimerase III
Sentido 5’ → 3’
 3’ OH livre
Processo extremamente fiel. A polimerase tem atividade revisora
Nucleotídeos 3P são adicionados
Liberação de Pirofosfato
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 Nos organismos procarióticos a replicação inicia-se em um único ponto, denominada origem de replicação (ORC).
 Nos organismos eucarióticos a replicação inicia em múltiplos pontos ao longo da dupla fita de DNA. 
REPLICAÇÃO RÁPIDA
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Locais com um contexto de sequência específica
Ligam proteínas específicas
Quando acionadas, essas proteínas permitem o início da replicação
Origens de replicação
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Origens de replicação
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(A) Replicação do DNA em procariotos.
(B) Replicação do DNA em eucariotos.
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Desenrolamento das fitas;
Separação das duas fitas da dupla hélice parental (enzima helicase e topoisomerase);
Ligação de proteínas para manter as fitas complementares separadas (SSBs);
Zona de Replicação ou Forquilha de Replicação.
- Inicia-se a replicação em ambas as fitas;
- Numa fita a replicação acontece de forma contínua e na outra de forma descontínua.
Etapas da Replicação
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5´-3`
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 Início do processo = requer o reconhecimento da região de origem (ORC), que é realizado por um grupo de proteínas responsáveis por desenrolar a dupla fita e as manter abertas;
Replicação se inicia por separação das fitas – DNA helicase
Origem de Replicação-sequências reconhecidas por proteínas iniciadoras da replicação - ricas em A-T
Enzimas envolvidas no processo de replicação
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DNA helicase – São enzimas que se ligam a fita de DNA, próximo a zona de replicação e se movem na direção da fita dupla, forçando as fitas se separarem e provocando um desenrolamento. Assim que as fitas se abrem as proteínas desestabilizadoras se ligam a fita simples.
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-Proteína de ligação do DNA de fita simples – SSB (single strand binding protein) – Estas proteínas denominadas de proteínas desestabilizadoras da hélice, se ligam a fita simples de DNA, mantendo-as separadas.
 
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DNA topoisomerase – Um problema de superdobramento ocorre a medida que as fitas se separam. As enzimas DNA topoisomerase são responsáveis pelo mecanismo para remover o superdobramento.
- Primase ou RNA primase – É a enzima responsável por sintetizar primer. As DNA polimerases não conseguem iniciar a síntese de uma fita complementar de DNA através de um molde completamente composto de fita simples. Elas necessitam de oligonucleotídeo iniciador, denominado primer, que é na realidade uma região curta de aproximadamente 10 nucleotídeos de comprimento, com um grupo hidroxila livre no carbono-3’, que serve como primeiro aceptor de um nucleotídeo.
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catalizam as ligações fosfodiéster
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As DNA-polimerases SEMPRE requerem um iniciador previamente pareado ao molde que será copiado
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Enzimas que catalisam a reação de síntese do DNA.
Adiciona nucleotídeos tri-fosfato à extremidades 3’OH livre.
Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na direção 5’-3’.
Incapaz de fazer DNA do zero (precisa ter extremidade 3’OH livre).
Possui mecanismo de correção de erros (exonuclease 3’-5’)
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DNA Pol precisa de um molde inicial
Primase: gera um molde de RNA complementar contendo ~ 11 bases; fornece 3’ OH
A DNA Pol III agora é capaz de adicionar bases à extremidade 3’OH
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DNA polimerase III
 enzima responsável por catalizar o alongamento da cadeia adicionando nucleotídeos complementares à sequência das bases nitrogenadas da fita molde. 
 Esta enzima somente consegue ler os nucleotídeos da fita de DNA parental na direção 3’ à 5’ e sintetizar novas fitas na direção 5’ à 3’.
DNA polimerase I
- Remove e substitui os primers. 
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 A fita que cresce na direção da zona de replicação é sintetizada continuamente, denominada fita líder;
 A fita que cresce na direção oposta a zona de replicação é sintetizada descontinuamente, copiando pequenos fragmentos de DNA perto da zona de replicação, denominados fragmentos de Okazaki;
 Estes fragmentos são posteriormente unidos e a fita é denominada de fita atrasada;
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 É extremamente importante para a sobrevivência do organismo que a sequência dos nucleotídeos sejam replicadas sem erros;
 Para assegurar esta fidelidade a DNA polimerase possui uma atividade de correção, ou seja, na direção 3’ à 5’, para certificar-se que o nucleotídeo adicionado é de fato complementar a sua base no molde e corrige o erro.
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Representação da Replicação.
- DNA Ligase – É a enzima responsável por realizar a junção entre os fragmentos de DNA (fragmentos de Okazaki) sintetizados na fita atrasada.
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Atividade de 
Exonuclease – 
Enzima DNA polimerase I 
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Replicação das fitas
Fita líder
Primase age uma vez
Fita retardada
Primase age várias vezes
Fragmentos de Okazaki
 
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Eliminação dos fragmentos de Okazaki
DNA Pol I
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Reparo pela Polimerase
Mecanismo de verificação (Proof-reading)
DNA-polimerase possui
Uma atividade de polimerização 5’→ 3’
Uma atividade de exonuclease 3’→ 5’
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Eliminado o último primer na ponta do telômero a polimerase não substitui a peça do DNA, pois necessita do grupo 3’ pré-existente.
Encurtamento deve ser limitado para evitar perda de informação genética
Telomerase: Complexo enzimático que reconstrói os segmentos de DNA perdidos pela sequência singular de nucleotídeos na cadeia 5’-3’ dos telômeros.
O comprimento dos telômeros varia nos cromossomos. 
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5´-3`
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Doenças causadas por problemas no mecanismos de replicação
Ataxia de Friedreich's
dano progressivo no sistema nervoso (problemas musculares, na fala e doenças no coração)
A sequência GAATTC se repete, quando existem mais de 40 repetições, o indivíduo apresenta a doença.
 Gene X25 do cromossomo 9 
Xeroderma pigmentosum 
Genodermatose rara, de caráter autossômico recessivo;
Falha no mecanismo de reparo do DNA;
Envelhecimento precoce 
Aumento na incidência de câncer
A incidência é de 1 em cada 50.000 indivíduos, sendo que a frequência de carreadores é de 1 em 70-110 indivíduos
1 ou 2 indivíduos a cada 100.000 pessoas
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Replicação semiconservativa
Bolha de replicação avança em duas direções
Fita líder e fita retardada
Helicases e topoisomerases desenrolam o DNA
Primase faz o primer
DNA polimerase III, DNA polimerase I
DNA ligase
Telomerase
https://www.youtube.com/watch?v=jJhF-e3KvHY 
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