P2 Biomol

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P2 BIOMOL
Replicação 
 	É a produção infinitas réplicas de um DNA a partir de uma única dupla-hélice. Ocorre porque antes da célula se dividir, ela tem que ter uma cópia fiel do seu material genético para suas células filhas.
	Replicação semiconservativa: síntese de duas moléculas-filhas de DNA na qual a fita original da molécula-mãe, que foi utilizada como molde, é mantida.
* Replicação Conservativa: uma molécula mãe dá origem a duas fitas filhas. Estas novas fitas utilizam a lei de complementariedade de bases para formar novas moléculas.
* Replicação Dispersiva: implica na síntese de duas fitas complementares, que usam a molécula-mãe como molde, mas, após a síntese, as moléculas resultantes seriam formadas pela junção de partes da fita mãe e partes da fita recém-sintetizada, gerando moléculas mistas.
Replicon
 É a unidade de DNA na qual ocorre o evento individual de replicação. Cada replicon é ativado uma vez em cada ciclo celular e é definido por possuir os elementos de controle necessários à replicação. 
Origem de replicação, onde será iniciada (ricos em timina e adenina, que são mais fáceis de quebrar). É aqui que a helicase se liga.
Região terminal, onde a replicação termina. 
	O DNA procarioto gera apenas uma origem de replicação, pois é menor, já o DNA eucarioto, gera várias origens de replicação (abertura gerada pela quebra das ligações de H). Essas aberturas aceleram o processo de replicação.
	Procarioto: O genoma dos procariotos constitui um único replicon, responsável pela replicação de todo DNA cromossômico. (as bactérias podem conter plasmídios com um replicon separado).
	Eucarioto: Em contrapartida, os cromossomos de eucariotos apresentam muitos replicons, ou seja, a replicação é iniciada simultaneamente em diferentes regiões do DNA.
 	Quando o DNA está se replicando, aparece na região a ser replicada um olho (bolha de replicação) dentro do DNA não replicado.
 	*Quando é circular, a presença de um olho é semelhante à θ.
 	O ponto no qual cada replicação ocorre é chamado forquilha de replicação, que se move sequencialmente ao longo do DNA, a partir do seu ponto de origem. Pode ser uni ou bidirecional (maioria).
O maquinário de replicação
 	DNA Helicase: separa as fitas de DNA utilizando a hidrólise de ATP como energia.
 	DNA Primase: promove a síntese de um iniciador, ou seja, um nucleotídeo anterior que oferece uma OH livre para que haja a ligação fosfodiéster, já que a DNA polimerase não consegue iniciar o processo sozinha.
 DNA polimerase III (holoenzima): responsável pela replicação em procariotos (replicase).
A orientação é sempre do sentido 5’→ 3’, adicionando um nucleotídeo a partir da OH livre na posição 3’, de acordo com a lei de complementaridade de bases. 
A síntese pela DNA polimerase ocorre apenas no sentido 5’ – 3’ pois há uma maior obtenção de energia através da quebra do fosfato. Nucleotídeos de DNA novos só podem entrar no sentido carbono 3’.
Polimerase I: adiciona os dNTP 
	Considerando a molécula dupla-hélice girando e sendo aberta pela helicase, a tendência é que fique superespiralado, é onde entram as topoisomerases.
 	Topoisomerases: alivia a tensão causada pela abertura das bolhas de replicação.
 	SSB: se liga ao DNA simples fita, impedindo que a dupla fita seja novamente formada.
 	DNA ligase: liga os nucleotídeos fragmentados
Fitas contínuas e descontínuas
 	Já que o DNA possui uma estrutura antiparalela, uma das fitas é no sentido 5’ – 3’ e a outra é no sentido 3’ -5’ (que não é lido pela DNA pol). A fita de DNA que é sintetizada de forma contínua recebe o nome de fita líder, enquanto a fita que é sintetizada de forma descontínua recebe o nome de fita tardia. Na fita líder, a primase atua uma única vez, já na fita tardia, a primase atua em cada um dos fragmentos de Okazaki que serão sintetizados. A outra fita (que é do mesmo sentido) vai sintetizando pequenos trechos (fragmentos de Okazaki). Essa fita é chamada de descontínua e retardada, pois demora muito mais para sintetizar.
Fita descontínua:
 	A pol. III se liga à fita e conforme o DNA é replicado, a primase sintetiza um primer e é deslocada, possibilitando a ligação da garra β, permitindo a síntese de um fragmento de Okazaki. Quando a síntese de um fragmento de Okazaki é concluída pela colisão com o fragmento adjacente, o primer usado pelo fragmento anterior é removido pela pol. I que preenche o segmento com dNTPs. Os fragmentos são unidos pela ligase.
 
Alongamento
 	As forquilhas foram formadas e a helicase permanece ligada às duas fitas; promove a abertura na orientação 5’ - 3’, enquanto a proteína SSB recobre o DNA fita simples. A primase será atraída para a forquilha através de uma interação proteína-proteína com a helicase. A primase irá sintetizar uma molécula pequena de RNA, que servirá de iniciador para a síntese do DNA. A polimerase III coloca um dímero β em torno do primer, formando a garra; após, a polimerase se liga e é posicionado na extremidade 3’ do RNA de modo que a síntese pode ser iniciada.
Término
 	A região terminal da replicação do DNA está localizada do lado oposto à origem de replicação. Uma proteína se liga ao sítio de término (TER) e essa ligação impede a passagem da helicase e, consequentemente, a replicação.
 	
 	
Transcrição
 	A transcrição é um mecanismo semelhante à replicação do DNA, com algumas diferenças:
Somente uma das fitas do DNA é utilizada como molde;
Não existe a necessidade de primer;
O primeiro nucleotídeo é incorporado na forma de trifosfato, e os demais na forma de monofosfato.
 	A transcrição também é no sentido 5’ - 3’e a molécula será idêntica à fita molde, exceto para a presença de Uracila no lugar da Timina. Para que a síntese ocorra na orientação 5’ - 3’, a fita molde deverá ser a fita 3’ - 5’.
Transcrição em procariotos
 	Um segmento do DNA que será transcrito para produzir uma molécula de RNA é chamado unidade transcricional. Em procariotos, uma única enzima sintetiza todos os RNAs. 	As duas fitas podem ser usadas como molde por genes diferente, mas é importante ser usada uma única fita por gene para que não haja RNAs complementares, pois formaria uma dupla fita e ativaria a via de RNA de interferência, inibindo a tradução do gene.
	RNA polimerase: enzima que catalisa a transcrição do RNA. Da mesma forma que a DNA polimerase, essa enzima incorpora ribonucleotídeos ao grupamento hidroxila 3’ livre. Ela inicia a transcrição após a sua ligação a sequências específicas de nucleotídeos (promotores, ou regiões promotoras).
Formada por subunidades: 1 subunidade α, 1 β, 1 β’ e 1 σ.
Iniciação
 	Envolve três etapas: ligação da polimerase ao promotor; abertura do DNA molde e formação das ligações fosfodiéster entre os primeiros nucleotídeos.
Promotor: região do DNA localizada acima do início da transcrição que apresenta sequências específicas de nucleotídeos às quais se ligam proteínas envolvidas na transcrição. As proteínas que se ligam a promotores são chamadas fatores de transcrição.
Promotor da RNA polimerase
	São duas sequências curtas localizadas nas posições -10 e -35 acima do +1, essa é chamada de sequência consenso. O consenso para tal sequência -10 é 5’TATAAT3’ e para a sequência -35 é 5’TTGACA3’.
	Complexo fechado: A RNA pol se liga ao DNA e a subunidade σ é responsável pelo reconhecimento do promotor; a holoenzima desliza no DNA até a sequência -35 do promotor, ocorrendo a formação de um complexo entre a RNA polimerase e o promotor, chamado complexo fechado (quando o DNA ainda não tem a forquilha).
	Complexo aberto: Após a abertura da fita (sequência -10) forma-se o complexo aberto, constituído pelas duas fitas de DNA e a holoenzima; essa sequência é rica em AT porque é mais fácil de abrir.
	Bola de transcrição: estrutura formada pela ligação da holoenzima ao promotor durante a síntesedos primeiros nucleotídeos. Após a síntese de oito a nove nucleotídeos, o fator σ é liberado. A partir daí, ocorre o alongamento da transcrição.
 
Alongamento
 	O desligamento do fator σ faz com que a RNA pol. sintetize o RNA mais rapidamente (o fator σ funciona como um freio no início da transcrição, que impede o rápido avanço da RNA pol).
 	A RNA pol. é capaz de desenrolar o DNA molde e romper as pontes de hidrogênio, abrindo as fitas e, também, é capaz de restaurar o pareamento das bases do DNA, logo em seguida. Podemos concluir, então, que o alongamento consiste na incorporação dos nucleotídeos na cadeia nascente de RNA e a síntese terminará quando o complexo atingir a região terminadora.
 
Término
 	Ocorre quando a RNA pol passa através do sinal de terminação (favorece o rompimento do complexo RNA pol/DNA/RNA). Dois tipos de terminadores foram descritos:
	Terminação independente de ρ: porção no molde rica em G ≡ C (forma uma estrutura tipo grampo de cabelo), seguida de uma região composta de A = T. A estrutura de grampo de cabelo é formada logo após a transcrição dessa região e interfere no movimento da RNA pol, causando uma pausa na síntese e a transcrição da sequência composta por pares A = T é fácil de romper. Como resultado, o RNA é liberado e termina a transcrição.
	ρ dependente de Rho: A proteína ρ se liga ao RNA e migra da direção 5’ - 3’ até alcançar o complexo de transcrição no sítio de terminação, ocorre uma pausa na transcrição e a proteína ρ promove a liberação do RNA recém-sintetizado.
Transcrição em eucariotos
 	Três RNA polimerases foram descritas em eucariotos: pol I, II e III, que não são capazes de se ligar sozinhas ao DNA e, por isso, necessitam da ajuda de outros fatores de transcrição para que ocorra o início da transcrição.
RNA pol I: sintetiza todos os rRNA
RNA pol II: sintetiza mRNA.
 RNA pol III: sintetiza as moléculas de tRNA, o rRNA e snRNA.
Início
 	A RNA pol de eucariotos precisam de fatores de transcrição que reconhecem o promotor e se ligam a ele, formando um complexo de iniciação, que possibilita a ligação da pol. *A RNA pol também é um fator de transcrição, pois também se liga ao DNA.
	Promotores: são formados por pequenas regiões conservadas, localizadas acima do nucleotídeo +1.
TATA Box: sequência consenso 5´TATAAAAA3´; localizada na posição –30; determina que ocorrerá a iniciação da transcrição.
CAAT Box: está localizada perto da posição –80; sequência consenso 5´GGCCAATCT3´.
GC Box : são também encontradas nos promotores e influenciam a eficiência da iniciação.
Fatores de transcrição
 	TFIIx: fator de transcrição para a polimerase II, sendo o x cada um dos fatores, por exemplo, TFIIA, TFIIH, entre outros. Os fatores de transcrição levam as enzimas até o promotor do gene.
Complexo de pré-iniciação
 	A formação do complexo de iniciação é dependente de fatores gerais de transcrição (GTFs), e começa quando a proteína TBP (ligante de TATA) se liga à caixa TATA. Em seguida, outros fatores vão se ligando.
 	O fator TFIIF promove a abertura do DNA, localizado perto do nucleotídeo +1, formando, assim, o complexo aberto, iniciando a transcrição. O mesmo fator fosforila a pol II e em resposta ocorre uma alteração conformacional do complexo (formando uma cauda), o que permite o início da transcrição. Durante a síntese, ocorre a liberação dos fatores. Isso permite que a RNA polimerase alongue a cadeia de RNA.
Enhancers ou potencializadores
 	Fatores de transcrição + ativadores (que se ligam na região anterior do gene, mas não reconhece os fatores de transcrição) + co-ativadores (reconhece a RNA polimerase e é onde os ativadores se ligam).
Alongamento e terminação	
 	O TFIIF fica associado à RNA polimerase durante todo o alongamento. A atividade da RNA pol aumenta após o acoplamento de proteínas chamadas fatores de alongamento. Ao término da síntese, a RNA pol é desfosforilada e reciclada, podendo ser utilizada para iniciar a síntese de outra cadeia de RNA.
 
Capeamento da extremidade 5’
 	Enquanto a cadeia é alongada, a extremidade 5´ do pré-RNAm é modificada pelo capeamento da mesma, formando uma estrutura chamada capacete 5’. A presença dessa estrutura auxilia na tradução e também ajudam a proteger as cadeias de RNA da degradação pelas nucleases.
 
Término
 	A RNA pol II transcreve um segmento de DNA bem maiores do que o necessário para produzir um RNA mensageiro. A região “desnecessária” é removida por clivagem endonucleolítica.
	Splicing: é feito pelos snRNA, caracterizado pela retirada dos íntrons pelo seu caráter não codificante, liberando para o mRNA apenas os éxons.
	Rearranjo alternativo: permite que um grupo correspondente de proteínas seja traduzido pelo mesmo gene, ou seja, o gene seleciona a região que será usada dos éxons para formar determinadas proteínas, junções de éxons distintas formarão proteínas distintas. Rearranjo alternativo gera variabilidade. Há poucos genes comparados ao número de proteínas.
	Poliadenilação: adição de uma cauda poliA, formada por cerca de 200 resíduos de adenosina monofosfato, à extremidade 3’ do transcrito, realizada pela enzima poliA polimerase (PAP) logo após a clivagem. A cauda aumenta a estabilidade do RNAm e desempenha um papel importante no seu transporte do núcleo para o citosol.
 
 Gene
 	Todo gene possui uma região promotora não transcrita, região codificante, e o +1.
	Definições de gene:
-Trecho do DNA que pode ser transcrito em RNA.
-Um trecho de DN que na maioria das vezes codifica uma proteína.
*Por que é importante que um gene utilize apenas uma das fitas como molde?
	Pois, dois RNA’S complementares se juntariam e formariam um RNA dupla fita. RNA’s dupla fita são indicados a passar pela cascata dos RNA’s de interferência, tendo como resultado, o silenciamento gênico.
*Por que os eucariotos possuem 3 isoformas diferentes?
	Pois eucariotos possuem maior genoma; Organismos mais complexos precisam de mais RNA’s polimerase. Elas são enzimas maiores e mais complexas e precisam de proteínas para ajudar na transcrição, precisando assim de ajuda.
*O DNA é um substrato? Se não, qual a importância dele?
	O DNA não é um substrato. Ele serve como um molde que, através dele, é possível localizar as sequências de pares de bases; Estrutura que ajuda a organizar as bases.
*O que é um gene?
	Possui uma região promotora (seve para regular e não é transcrito). A partir da base +1, há uma região não codificante (que é transcrita, mas não é traduzida); depois uma região codificante (éxons e íntrons) em eucariotos e em procariotos (éxons).
*Por que há dobras na hora da transcrição em eucariotos?
	Pois há muitas moléculas ajudando na transcrição, aumentando a interação; Ativadores se ligam na molécula, criando uma maior interação e favorecendo o gene a ser transcrito.
*Por que há uma escolha do gene para aquela região?
	Pois cria-se um ambiente favorável através de fatores gerais de transcrição, ativadores, coativadores, potencializadores e etc; favorecem o encontro do DNA e da RNA polimerase.