Duplicação do Material Genético

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ReplicaçãoReplicação do DNAdo DNA
NádiaNádia ApAp BérgamoBérgamo
Material genético
3 características importantes:
1. Armazenar grandes quantidades de informações1. Armazenar grandes quantidades de informações
2. Replicação fiel
3. Deve codificar o fenótipo
Fitas de DNA:
complementares
DNA apropriado para transmitir informação genética
5´AAGGCTGA 3´
3´TTCCGACT 5´
Duplicação DNA:
5´AAGGCTGA 3´
3´TTCCGACT 5´
5´AAGGCTGA 3´
3´TTCCGACT 5´
Modelo de duplicação do 
DNA proposto por Watson e 
Crick
DUPLICAÇÃO SEMICONSERVATIVA
um filamento original
um recém sintetizado
semiconservativa
Padrões alternativos de duplicação 
do DNA
conservativa
dispersiva
E coli maneira de distinguir o novo do velho
� Isótopos do N 14N e 15N incorporação nas
bases nitrogenadas
1958 - Meselson e Stahl
bases nitrogenadas
□ Meio com 15N por várias gerações
□ Meio com 14N 
1958 - Meselson e Stahl 
demonstraram que o DNA se duplica de maneira semiconservativa
15N 14N 14N E coli em meio:
14N/ 14N - DNA
15N/ 15N - DNA
15N/ 14N - DNA
Tipos de duplicação semi-conservativa
DNA: se é circular ou linear
número de forquilhas de dupliçãodiferenças
Replicação teta DNA circularReplicação teta DNA circular
Replicação eucariótica linear
Réplicons unidades individuais de duplicação
Replicação teta – Cairns, 1963
Origem de replicação - 1
Bolha de duplicação deselicoidização da dupla hélice
Forquilha de duplicação geralmente uma em cada ponta da bolha
Unidirecional ou bidirecional
Modelo de 
replicação
Molde de 
DNA
Número de 
réplicons
Sentido Produtos 
Teta Circular 1 Uni ou 
bidirecional
2 mol 
circulares
Linear linear muitos bidirecional 2 moleculas
lineares
Origem de 
duplicação
E coli
Forquilhas de
duplicação
2 moléculas de DNA 
filhas circular
Replicação eucariótica linear
Muitas origens de replicação
Réplicons têm de 20.000 a 300.000 pb
Bidirecional
2 moléculas 
de DNA 
idênticas
Requisitos para a Duplicação
1. Molde de DNA unifilamentar
2. Nucleotídeos – dNTPs – (A-T-C-G)
3. Enzimas 3. Enzimas 
4. RNA iniciador – primer – 3’-OH 
DNA polimerase:
O processo de polimerização
Enzima que cataliza a polimerização dos nucleotídeos
DNA polimerase:
� adiciona nucleotídeos apenas à extremidade 3’-OH
� utiliza um molde unifilamentar de DNA
Sentido 5’ 3’ 
5’-P
Modelo incorreto de duplicaçao
3’-OH
Forquilha de duplicação: sentido da duplicação
5’ 3’
3’-OH
5’
3’
da esquerda para a direita
3’-OH
5’3’
5’
3’
da direita para a esquerda
Replicação contínua 
filamento leading
Replicação descontínua 
filamento lagging
Fragmentos de OKAZAKI
Síntese ocorre no sentido 5’ 3’
Filamento leading síntese é contínua
Filamento lagging síntese é descontínuaFilamento lagging síntese é descontínua
Duplicação em E coliDuplicação em E coli
OriC 245 pb
Iniciação:�
Proteínas iniciadoras deselicoidizam um trecho curto 
de DNA
Helicases: liga-se ao filamento lagging
quebra pontes de hidrogênio entre bases pareadas
deselicoidiza a dupla hélice à frente da forquilha de duplicação
Proteínas de ligação unifilamentar: ligam-se ao 
filamento único de DNA que foram separados pela helicasefilamento único de DNA que foram separados pela helicase
impedem que a dupla fita se reassocia
protege DNA degradação
Girase: quebra e reunião bifilamentar 
reduz a superhelicoidização 
Primers pequenos trechos de RNA sintetizados 
atuam como iniciadores da polimerização
Primase: enzima que sintetiza primers
Primer
• contínua → apenas primer inicial
• descontínua → cada fragmento de Okazaki precisa de seu 
próprio primer
Principal enzima DNA polimerase III
catalisa a adição do nucleotídeo 3´OH
� Alongamento:
Complexo multiproteico com atividade : 
Ligação fosfodiéster
Complexo multiproteico com atividade : 
Polimerização: 5’ 3’
Exonucleásica: 3’ 5’
3’5’
3’OH
dNTP primer
Endonucleases atacam ligações internas
endonuclease
exonuclease
Exonucleases degradam a partir das extremidades
� DNA polimerase I
• remoção de primers de RNA
•preenchimento com DNA 
� Ligase:
une as extremidade 3’ DNA a 
5´dos fragmentos de Okazaki 
EFICIÊNCIA DA DUPLICAÇÃO
Revisão processo q detecta e remove o nucleotídeo 
incorporado erroneamente
dNTP incorreto mau posicionamento síntese pára 
FALHA DA REVISÃO
Reparo de pareamento errôneo
dNTP incorreto deformidade na dupla hélice 
DNA “velho” -CH3
DNA recém- sintetizado ainda não foi metilado 
menos de 1 erro por bilhão de nucleotídeo
Impedem a reassociação da dupla hélice
Girase – relaxamento do DNA
Replissomo – efetua a 
síntese de DNA:
▫Helicase 
▫Estabilização de fita única
▫Girase 
▫Primase
▫2 DNA poli III
Primer de RNA
Fragmento de Okazaki
SSB
Helicase
Primer de RNA
Topoisomerase
Fragemento de Okazaki seguinte começa aqui
Primase
Circunda o DNA 
mantém a DNApoli III
ligada ao DNA
Impedem a reassociação da dupla hélice
Proteína de término Tus bloqueia a helicase ligando-se a seq específicas de 
término
Proteína de término Tus bloqueia a helicase ligando-se a seq específicas de 
término
Dímero de 
DNA 
polimerase 
Grampo
Filamento de 
duplicação 
contínua
DNA poli I
Filamento de duplicação 
descontínua
DNA ligase
Duplicação DNA em Eucariotos
1. Múltiplas origens de replicação
2. DNA polimerases – com funções diferentes
3. Montagem dos nucleossomos logo após duplicação
Fator de permissão da duplicação ligam-se a uma 
origem
Todo o genoma deve ser duplicado uma 
única vez a cada ciclo celular
Proteínas iniciadoras separação dos filamentos
Só funcionam nas origens permitidas
Deselicoidização
Helicases
Proteínas de ligação unifilamentar
Topoisomerases
Similar à 
bacteriana
DNA polimerases duplicação, recombinação e reparo
DNA polimerase α atividade de primase - primer de RNA - de 30 a 40 
nuclt de DNA
DNA polimerase δ polimerização fita descontínua
DNA polimerase ε polimerização fita contínua
DNA polimerase ß reparo e recombinação
ε
Todas possuem atividade de reparo
Síntese de DNA nas pontas dos cromossomos
Telomerase ribonucleoproteína – proteína e RNA 
RNA da enzima contém 15 a 22 nucleotídeos complementares
à seq rica em G
Telomerase presente em:
RIBOZIMA
Telomerase presente em:
►Organismos unicelulares
►Células germinativas
►Células embrionárias
►Algumas células somáticas proliferativas (medula óssea
e céls q revestem o intestino)
TTGGGG
primer
Síntese contínua
molde
molde
Tetrahymena
Ciliado unicelular 
molde
Remoção dos primers
espaço
Telômero : Tetrahymena 
10 a 15 kb de repetições TTAGGG
Síndrome de Werner
15 anos 48 anos
Rugas
Cataratas
Osteoporose
Cabelos grisalhos
Doença cardiovascular
Instabilidade 
cromossômica
Envelhecimento 
prematuro
Síndrome de Werner