Aula 4 Replicação do DNA 4A

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Replicação do DNA
Transcrição reversa
• Processo de autoduplicação do material 
genético;
• Transmissão das características 
hereditárias para gerações futuras;
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
Replissoma
Conjunto de enzimas e proteínas necessárias ao processo de replicação
• Helicase
• Primase
• Polimerases
• Topoisomerases
• Proteínas de ligação ao DNA (SSB)
• Ligase
•
•
•
–
•
–
Desenovelamento do DNA
• DNA Polimerase III
• Sentido 5’ → 3’
• 3’ OH livre
• Processo extremamente 
fiel. A polimerase tem 
atividade revisora
• Nucleotídeos 3P são 
adicionados
– Liberação de 
Pirofosfato
• 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. 
A replicação acontece em pontos 
aleatórios do DNA?
REPLICAÇÃO RÁPIDA
• Locais com um 
contexto de 
sequência específica
• Ligam proteínas 
específicas
• Quando acionadas, 
essas proteínas 
permitem o início da 
replicação
(A) Replicação 
do DNA em 
procariotos.
(B) Replicação 
do DNA em 
eucariotos.
1) Desenrolamento das fitas;
2) Separação das duas fitas da dupla hélice 
parental (enzima helicase e topoisomerase);
3) Ligação de proteínas para manter as fitas 
complementares separadas (SSBs);
4) 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
• 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
-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.
-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.
- 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.
catalizam as ligações 
fosfodiéster
As DNA-polimerases SEMPRE requerem um iniciador previamente 
pareado ao molde que será copiado
DNA polimerase
• 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’)
• 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
Replicação do 
DNA 
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. 
• 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;
• 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.
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.
Fita contínua (líder)
Fita descontínua
Atividade de 
Exonuclease – 
Enzima DNA 
polimerase I 
Replicação das fitas
• Fita líder
– Primase age uma vez
• Fita retardada
– Primase age várias vezes
– Fragmentos de Okazaki
 
DNA Pol I
Reparo pela 
Polimerase
• Mecanismo de verificação
(Proof-reading)
• DNA-polimerase possui
– Uma atividade de 
polimerização 5’→ 3’
– Uma atividade de 
exonuclease 3’→ 5’
• Eliminado o último primer na ponta do 
telômero a polimerase não repõe 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.
Replicação dirigida pela 
telomerase nos telômeros
O comprimento dos telômeros varia nos 
cromossomos. 
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 capacidade normal do organismo para 
remover o dano causado pela 
 (UV) é deficiente
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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Conclusões