Genetica replicação

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Ananda Mian – 31/07/2017
Replicação
Francis Crick em 1958 descobriu o dogma central da biologia. Dna funciona como um guardião da informação genética. RNAs e proteínas celulares transferem a informação para a síntese dos constituintes celulares. A proteína executará a função.
Replicação: processo de adição de nucleotídeos em uma cadeia de DNA para a sua duplicação, produção de duas novas cadeias antigas como molde. Os dois filamentos da dupla hélice parental desenrolam-se, e cada um especifica um novo filamento-filho pelas regras de pareamento das bases. São três modelos possíveis:
A replicação é semiconservativa, como constatado no Ensaio de Meselson-Stahl (1958)
Forquilha ou bolha de replicação: Separação das fitas permitindo a interação da DNA-polimerase com a fita simples de DNA. 
Síntese a partir do molde 3’ - 5’ envolve o empecilho da forquilha devido à natureza antiparalela do DNA - Sentido do crescimento 5’ - 3’ da fita filha. Não catalisa o crescimento em cabeça no sentido 3’- 5’ - nucleotídeo adicionado não está ativado. Estrutura em Y contendo dois aparatos multi-enzimáticos com a DNApol - Natureza antiparalela do DNA fita dupla impõe empecilhos - uma das fitas deve ser sintetizada no sentido 3’- 5’ - na fita molde 3’-5’ exposta a síntese é contínua - fita líder ou contínua - na fita molde 5’-3’ exposta - a síntese é descontínua - fita descontínua
Replicação semi-descontínua : A medida que ocorre a exposição da fita molde 5’- 3’ ocorre a polimerização na direção antiparalela
- síntese é descontínua pois ocorre em fragmentos. Fragmentos de Okasaki - tais fragmentos são unidos posteriormente pela DNA ligase
Região rica em A e T
Replicação do DNA : Replicação começa em um sítio oriC desenrolado Ligação de proteínas DnaA dispara sinais que desenrolam o DNA e a síntese do primer:
Enzimas e Proteínas da Replicação 
Fatores de montagem da cromatina
DNA- topoisomerases ( girase): A linearização do DNA é um obstáculo topológico. A replicação do DNA cria o problema do “enrolamento” do eixo da dupla hélice pelo avanço do priossomo. A topoisomerase é uma nucleasse reversível que “tira” o enrolamento adicional da dupla-hélice. 1) Ele insere um Pi na ligação fosfodiester, clivando uma das fitas que permanece ligada à enzima. 2) permite que uma fita gire livremente entorno da outra e a fita não clivada serve de suporte. 3) Regenera a ligação fosfodiester – a tensão da dupla hélice dita o giro.
DNA – Helicases: Catalisam a separação da dupla hélice à frente da forquilha de replicação. Disponibiliza as fitas parentais em fitas simples para a síntese da fita filha. A DNA helicase age sobre a fita 5’ – 3’ envolvida na replicação descontínua.
Proteínas SSBs ( Single Strand Bilding): Previne re-anelamento
Primases: Enzima responsável pela síntese de primers de RNA na forquilha de replicação. Primers de 10 nucleotídeos necessários – DNA polimerase não inicia a síntese sem uma OH 3’ disponível. A replicação da fita descontínua sempre precisa de um novo primer a cada 100-200 bases. A autocorreção da DNA polimerase não permite que ela inicie a síntese de novo da fita complementar. O intuito é preservar o mecanismo eficiente da autocorreção. 
DNA- polimerases: Catalisa o ataque nucleofílico da OH 3’ ao Pi alfa do dNTP livre, causando a liberação do pirofosfato. Dirige a termodinâmica da reação. Cadeias de DNA são alongadas somente no sentido 5’ – 3’ – dependente de primers – fornece uma OH 3’ confiável para o início da replicação – reduz erros. Tem atividade 3’ – 5’ exonuclease – mecanismo de autocorreção – tem atividade 5’ – 3’ exonuclease – remove primers do fragmento de Okasaki.
Ligases: Fecha os “buracos” ( Nicks) oriundos de fragmentos de Okasaki e reparo. Energia: NAD+ a NMN+ procariotos; ATP em eucariotos e T4 DNA ligase em vírus.
Grampo beta (PCNA): Forma um anel em torno da fita molde e faz com que a DNA polimerase fique firmemente associada ao DNA molde. Na fita com replicação descontínua, o grampo deslizante libera DNA polimerase, cada vez que chega em um fragmento já pronto.
Replicação dos telomeros: A DNA polimerase não consegue replicar o segmento terminal da fita retardatária de cromossomos lineares. No final das fitas que serão replicadas de modo descontínuo (em ambos os telômeros haverá uma) não haverá fita molde de DNA para permitir a ligação com um novo primer depois que o último fragmento de Okasaki tiver o primer de RNA removido. Essa região final (correspondente ao último primer) não terá como ser replicada a menos que uma enzima especial, denominada telomerase esteja presente. Os telômeros dos cromossomos humanos são constituídos de repetições de um conjunto de 6 nucleotídeos (seqüência TTAGGG) e a telomerase reconhece a extremidade dessa seqüência, estabelece ligação com o DNA e estende a fita molde na direção de 5'para 3' , acrescentando uma nova repetição TTAGGG de cada vez. 
A telomerase é uma enzima com uma característica única : possui no seu interior uma fita de RNA, que serve de molde para a extensão dos telômeros. De certo modo essa enzima faz uma "transcrição reversa" pois a partir do molde de RNA constrói um novo segmento de DNA na extremidade do cromossomo.
 Sem atividade da telomerase, os cromossomos tornam-se menores, a cada ciclo de replicação, por perda de parte da região telomérica. Com o tempo os telomeros são totalmente perdidos e as deleções passam a ocorrer sobre regiões codificantes. Esse encurtamento progressivo dos cromossomos é considerado um dos fatores que limita ou impossibilita a divisão celular contínua e está associado provavelmente ao processo normal de envelhecimento (de células, tecidos e conseqüentemente do organismo como um todo).
Doenças relacionadas
Xerodermia pigmentosa: Apresenta padrão de herança autossômico recessivo. Esta doença caracteriza-se por grande heterogeneidade clínica e é causada principalmente por mutações em genes envolvidos no reparo de DNA ( incapacidade do organismo em remover danos causados pela radiação UV). Sintomas: envelhecimento precoce e aumento na incidência de câncer.
Síndrome de Werner: Provoca envelhecimento prematuro, devido à baixa atividade da enzima telomerase.