replicação gene

Prévia do material em texto

REPLICAÇÃO DO DNA
Prof. Dr. Joanilson Guimarães
Estrutura do DNA Descreve a Replicação
� O DNA funciona como uma molécula de
informação da vida.
� A estrutura da molécula da indícios da sua
função biológica.
� As fitas de DNA estão pareadas em orientações
opostas.
� Cada fita complementar serve de molde para a
síntese de uma nova fita.
� A informação de uma fita prediz a informação
da outra fita.
Estrutura do DNA
Etapas da Replicação do DNA
� Iniciação da cadeia
� Ampliação ou alongamento da cadeia
� Termino da cadeia
Replicação Semiconservativa 
Replicação semiconservativa da molécula do DNA
� Cada filamento parental pode dirigir a síntese
de um novo filamento complementar devido a
exigência de pareamento específico.
� Cada filamento parental funciona como um
molde, um único filamento parental especifica a
sequencia de nucleotídeos do novo filamento
complementar
� Cada molécula nova de DNA sintetizada
conserva um filamento complementar da dupla
hélice parental (semiconservativa)
Síntese do DNA tem Inicio nas Origens de Replicação
� A replicação do DNA tem inicio em SÍTIO
específico denominado de origem (OR)
� O sitio de origem geralmente são caracterizados
por uma sequencia específica de nucleotídeos
� Os sítios de origem da replicação são compostos
por sequencia de DNA que atraem as proteínas
iniciadoras.
� São segmentos fáceis de separar formado
principalmente por A-T.
Forquilha de Replicação
� Local onde dupla hélice de DNA se abre
(despirilização).
� A formação da forquilha de replicação ocorre
através da quebra das pontes de hidrogênio
entre os nucleotídeos.
� Duas forquilhas de replicação são formadas a
partir do ponto de origem e se movimentam em
direções opostas.
� A replicação do DNA nos eucariotos é
bidirecional.
Proteínas que se Associam na Forquilha de Replicação
Helicase (DNA Helicase)
� Enzima que promove a abertura da hélice de DNA,
separando as duas fitas simples para que possa ocorre
a replicação do DNA.
� Age através da quebra das pontes de hidrogênio entre
as bases purinas e pirimidinas em ambas as cadeias de
DNA.
� A hilicase move-se ao longo da fita de DNA utilizando
a energia da hidrolise do ATP
Proteínas que se Associam na Forquilha de Replicação
Proteínas ligadoras de DNA de fita simples (SSB)
� Proteínas desestabilizadoras da hélice
� Ligação cooperativa
� Auxiliam as helicases estabilizando a conformação
abertas
Proteínas que se Associam na Forquilha de Replicação
Topoisomerase Impedem que o DNA se Emaranhe na Replicação
� A topoisomerase é uma nuclease reversível que
adiciona covalentemente um fosfato no DNA,
quebrando a ligação fosfodiéster que os
nucleotídeos adjacentes
� Topoisomerase I – provoca quebra transitória de
fita simples.
� Topoisomerase II – provoca quebra transitória
de fitas duplas.
Topoisomerase Impedem que o DNA se Emaranhe na Replicação
� Topoisomerase I – produzem quebras
unifilamentares temporária.
� A quebra unifilamentar transitória fornecem um
eixo de rotação permitindo que os segmentos de
DNA girem de maneira independente
� A topoisomerase I é energeticamente eficiente
pois conservam a energia das ligações
fosfodiéster clivadas estocando-a em ligações
covalente que pode ser usada para ressoldar as
quebras.
Topoisomerase Impedem que o DNA se Emaranhe na Replicação
Topoisomerase Impedem que o DNA se Emaranhe na Replicação
� Topoisomerase II – induzem quebras
bifilamentares transitórias removendo super-
hélices positivas (duas de cada vez) por
mecanismo dependente de ATP.
� A topoisomerase é ativado em sítios onde as
duplas hélices se cruzam
1 - a topoisomerase se liga ao sitio de
cruzamento das hélices,
2 - quebra uma dupla hélice reversivelmente
criando uma “porta” no DNA,
3 - A segunda dupla hélice mais próxima passa
através dessa abertura,
4 – e liga a quebra dissocia-dissociando-se do
DNA
Topoisomerase Impedem que o DNA se Emaranhe na Replicação
Abertura da Dupla Hélice de DNA na Forquilha de Replicação
DNA Polimerase
� São enzimas que auxiliam a síntese de qualquer fita nova de DNA
através da polimerização (adição de novos nucleotídeos), sendo
os novos filamentos produzidos no sentido 5´→ 3´.
� A enzima polimerase só entra em ação na presença de Mg e uma
fita molde de DNA.
DNA Polimerase
DNA Polimerase
Atividade Polimerase
� A polimerização ocorre no sentido 5’→3’,
� A polimerase catalisa ligação de cada
desoxirribonucleosideo através do grupo fosfato 5’
ao grupamento 3’ hidroxi livre no mononucleotídeo
precedente na cadeia do DNA, formando uma
ligação fosfodiéster 5’-3’.
� O pirofosfato (Ppi) liberado após formação da
ligação fosfodiéster é hidrolisado em duas moléculas
fosfato inorgânico.
FITA MOLDE dATP, dGTP, dCTP, dTTP Mg
DNA Polimerase
Pequenos Segmentos de RNA Atuam Como Iniciadores da Síntese do DNA
� A polimerase não possui a capacidade por si só de
iniciar a síntese de uma cadeia de DNA
� A polimerase somente promove o alongamento
de uma cadeia pré-existente
� DNA Primase – enzima responsável pela síntese
de um segmento curto de RNA a partir da fita do
DNA molde
� RNA Prime - segmento de RNA com cerca de 10
nucleotídeos o qual estabelece pareamento com a
fita molde fornecendo a extremidade 3’-pareada
como ponto de inicio para ação da DNA
polimerase.
Replicação da Fita de DNA é Bidirecional
� O crescimento da cadeia copiada ocorre
simultaneamente em sentidos opostos a
partir do ponto de origem na forquilha de
replicação
� Fita 5’− 3’ (Forquilha assimétrica)
� Fita 3’− 5’
� A DNA polimerase pode apenas catalisar o
crescimento da cadeia em apenas uma
direção, a adição de novas subunidades
ocorre somente na extremidade de 3’ da
cadeia
� A síntese do DNA só pode ocorre na direção
5’→ 3’
Polimerização da Fita Complementar, Fragmentos de Okazaki
� Fragmentos de Okazaki
� Fragmentos de DNA de 100 a 200 nucleotídeos
Sintetizados na fita de sentido 5’→ 3’
�O prime é colocado algumas centenas de
nucleotídeos adiante, permitindo que a 3’OH,
esteja disponível para a polimerase
�A fita 5’→ 3’ (lagging) apresenta uma
replicação descontinua, através da síntese dos
fragmentos de Okazaki.
� A fita 3’→ 5’ (leading) apresenta uma
replicação continua
Polimerização da Fita Complementar, Fragmentos de Okazaki
Reparação do DNA – Revisão Da Cadeia Nascente
� A fidelidade da duplicação do DNA apresenta um erro a cada 1 bilhão de pares de bases
sintetizadas.
� A não correção dos erros leva a uma tendência do acúmulos desses nas células
ocasionando mutações e perda da funcionalidade.
� A maioria das lesões no DNA podem ser diretamente corrigidas com intervenção de
sistemas enzimáticos intracelulares que atuam numa sequencia interventiva de excisão-
reparação (REVISÃO DA CADEIA NASCENTE).
� Desde que uma cadeia continue intacta, a cadeia lesionada pode ser completamente
reparada.
Reparação do DNA (proof-reading)
1. Intervenção de endonucleases nas alterações
reconhecidas removendo-as por hidrolise.
2. Atuação de exonucleases, removendo os dímeros 
anormais por atividade catalítica (POLIMERASE I). 
Atividade polimerase 5’→3’, 
Atividade exonuclease 3’→5’
3. A polimerase I recopia o segmento de forma
correta.
4. Preenche o espaço da excisão com
desoxirobonucleótideos trifosfatos a partir da
extremidade 3’OH livre.
5. A DNA Ligase conclui a reparação da cadeia lesada.
Reparação do DNA (proof-reading)