Replicação do DNA em procariotos

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Resumo: Replicação do DNA em procariotos 
 A replicação de DNA envolve uma variedade de enzimas, muita dessas enzimas 
foram isoladas primeiramente em procariotos sendo, portanto melhor compreendidas 
em procariotos. Assim iniciamos com a descrição sobre a replicação deE. coli. 
Na bactéria E. coli, há uma região do DNA que contém a origem de replicação 
do cromossomo chamada de oriC, que apresenta uma seqüência rica em CATC que são 
sítios de metilação na Adenina das duas fitas do DNA. 
Em células eucarioticas, o processo de replicação ocorre durante o período de 
síntese (S) do ciclo celular. 
 
 
 Origem de replicação: 
 
 A replicação do DNA ocorre ao longo da molécula, a partir de um ponto de 
origem. 
- origem isolada de procariotos e de alguns eucariotos – são ricas em sequência AT. 
 
- células procarióticas, vírus e plasmídeos – só tem 1 origem de replicação. 
 
- células eucarióticas – várias origens de replicação 
 
 
Replicação do cromossomo de E. coli. 
 
 
A síntese de uma molécula de DNA pode ser dividida em 3 etapas: iniciação, 
alongamento e terminação. 
 
 
A oriC (ponto de origem da replicação) consiste de 245 pares de bases (pb) muito dos 
quais são altamente conservados entre as bactérias. 
 
 
Enzimas que participam da fase de iniciação: 
 
- DnaA – a ligação da dnaA a quatro locais em oriC próximos aos grupos de 13 ricos em 
AT inicia um intrincado processo de etapas que levam ao desenrolamento do molde de 
DNA e síntese de um primer. O DNA tem que ter superelicoidização negativa para 
possibilitar a ligação de dnaA. 
- As proteínas dnaB e dnaC juntam-se à dnaA para dobrar e abrir a dupla hélice. 
- A proteína dnaB é uma helicase: ela catalisa o desenrolamento da dupla-hélice de 
DNA. 
- A parte desenrolada do DNA é então estabilizada por uma proteína ligadora de fita 
simples (SSB) a um filamento de DNA. 
- O desenrolamento do DNA circular na origem produz uma superelicoidização 
positiva, que tem que ser aliviada para permitir que a replicação continue. O alívio é 
fornecido pela enzima DNA girase, que introduz superélice negativa à medida que 
hidrolisa ATP. 
 
O molde do DNA é então exposto, mas o novo DNA não pode ser sintetizado até 
que um primer seja construído. (lembre-se que a DNA polimerase necessita de 
um primer com uma 3’ OH livre para a síntese do DNA). O RNA serve comoprimer para 
a síntese do DNA. A RNA polimerase, chamada de primase junta-se ao pré-primer em 
uma montagem de múltiplas subunidades chamado de primossomo. A primase 
sintetiza um filamento curto de RNA (~5 nucleotídeos) que é complementar ao 
filamento molde do DNA. 
Obs: O primer de RNA é removido no final da replicação pela atividade 5’ → 3’ da DNA 
polimerase I. 
 
A holoenzima DNA polimerase III catalisa a formação de muitos milhares de ligação 
fofodiester antes de liberar seu molde (a DNA polimerase III não deixa o molde de DNA 
até que ele tenha sido replicado), em comparação a apenas 20 para a DNA polimerase 
I ( usado como preenchedora de espaço ou de reparo). 
A DNA polimerase III se posiciona na forquilha de replicação, onde começa a síntese 
da fita contínua (leading) e da fita descontínua (lagging). Usando o primer de RNA 
formado pela primase. A proteína de ligação (SSB) mantêm o DNA desenrolado 
distendido e acessível, de modo que ambos os filamentos podem servir como molde. 
 
O fita contínua (5’→3’) é sinteAzada conAnuamente pela polimerase III, que são libera 
o molde até que a replicação tenha sido completada. A DNA girase 
concomitantemente introduz superélices negativas para evitar uma crise topológica. 
 
A fita descontínua (3’→5’) é sintetizada em fragmentos pela polimerase III de modo 
que a polimerização 5’→ 3’ leva um crescimento geral no sentido 3’→5’. A DNA 
polimerase III deixa a fita descontínua após cerca de 1000 nucleotídeos adicionados, 
formando um fragmento de Okazaki. Um novo primer é sintetizado pela primase para 
iniciar a formação de um novo fragmento de Okazaki. 
 
Os espaços entre os filamentos nascentes (fragmento de Okazaki) são preenchidos 
pela DNA polimerase I. Esta enzima também usa a sua atividade de exonuclease 5’→ 3’ 
para remover o primer de RNA. O primer não pode ser removido pela DNA polimerase 
III porque a enzima não tem a atividade de exonuclease 5’→ 3’. Finalmente a DNA 
ligase une os fragmentos. 
 
Resumindo a função de cada enzima: 
 
Proteína função 
 
Helicase (dnaB) Desenrola a dupla hélice 
Primase Sintetiza primers de RNA 
SSB Estabiliza regiões unifilamentares 
DNA girase Introduz superélices negativas 
DNA polimerase III Sintetiza o DNA 
DNA polimerase I Elimina o primer e preenche os espaços 
DNA ligase Une as pontas do DNA 
 
 
Alguns Vírus tumorais com RNA e outros retrovírus se replicam por meio de DNAs 
intermediários de dupla hélice. 
 
Quando o RNA viral entra na célula hospedeira. Este RNA é o molde para a 
síntese de um filamento complementar de DNA pela enzima transcriptase reversa, 
uma enzima viral que também entra na célula hospedeira. A trasncriptase reversa 
sintetiza o Dna a partir do RNA, formando o híbrido DNA-RNA. O novo DNA serve como 
molde para a síntese da sua dupla fita, esta dupla fita de DNA viral fica incorporado no 
DNA cromossômico do Hospedeiro e se replica juntamente com o DNA celular normal 
no curso da divisão celular. Posteriormente, o genoma viral integrado se expressa para 
formar o novo RNA e proteínas virais, que se juntam em novas partículas virais. 
 
 
 Referências: 
 
- ZAHA, A., FERREIRA, H. B. e, PASSAGLIA L. M. P. Biologia Molecular Básica. 3.ed Ed. 
Mercado Aberto, Porto Alegre, 2003. 
 
- STRYER ,L. Bioquímica. Editora: GUANABARA 
 
- Voet, D , Voet, J.G. e Pratt, C.W., Fundamentos da Bioquímica Ed. Artmed