Replicação em procariontes e eucariontes

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Replicação em organismos Procariontes e Eucariontes
Prof. Ana Paula
Replicação do DNA
 DNA ocupa uma posição central como repositório das informações genéticas 
 Suas seqüências de nucleotídeos codificam todos RNA e proteínas celulares
Portanto, deve ser preservado sem alterações e transmitido de uma geração para outra intacto 
A replicação necessita de várias enzimas - Replissomo
Frequência do ciclo de replicação deve ser ajustada a velocidade de crescimento celular
Porque duplicar o DNA??
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A Dna pol-I, foi a primeira polimerase caracterizada por Arthur Kornberg, 1956 : replicação e reparo
 Sintetiza SOMENTE NA DIREÇÃO 5’ → 3’
Adiciona nucleotídeos em extremidades 3’ OH livre
Importantes enzimas no processo de replicação 
Nucleases
 São enzimas que tem a capacidade de clivar ácidos nucléicos, sendo responsáveis pela degradação do DNA. Exonucleases, que degradam ácidos nucléicos a partir da extremidade da molécula e Endonucleases, que degradam a partir de qualquer sítio (local) da molécula de DNA
Topoisomerase
As topoisomerases são enzimas nucleares que controlam e modificam o estado topológico do DNA. Estas enzimas nucleares são classificadas em tipo I e II, de acordo com seus mecanismos e propriedades físicas, em células de mamíferos
Helicase
Tem como função a quebra das pontes de hidrogênio entre as bases, separando as duas fitas de DNA
Primases
Sintetizam a pequena porção de RNA que servirá como primer para início da
replicação
 Primase sintetiza o RNA iniciador
DNA Polimerase em E. coli (Procariotos)
 Enzima que faz uma nova síntese de DNA. Essa classe de enzimas possui a capacidade de adicionar nucleotídeos na extremidade 3’OH de uma região parada do DNA, possibilitando o crescimento da cadeia na região 5’ 3’.
DNA Polimerase I
 Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´
 Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´
 Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de reparo 
DNA Polimerase II
 Polimerase alternativa de reparo, mas também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado 
DNA Polimerase III
 Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA
 É a enzima que apresenta a capacidade de permanecer ligada ao DNA por um período de tempo
Características das DNA polimerases
1. Polimeriza desoxirribonucleotídeos no sentido 5’3’
2. Utiliza DNA fita dupla como “ molde” 
3. Adiciona nucleotídeos complementares aos da fita molde
4. Necessita de primer (3´OH livre)
Características das DNA polimerases
Correção de Erro: este mecanismo permite que a própria DNA pol., que está realizando a síntese, remova o nucleotídeo com pareamento incorreto ( 3-5)
DNA Polimerases de outros organismos
Bacterianas
 Apresentam características similares as encontradas em E.coli
 Taq polimerase não possui atividade de exonuclease 3’ 5’
Eucarióticas
DNAPolimeraseem eucariotos
Função
DNAPolimeraseα
Replicação do cromossomo nuclear (fita lagging)
DNAPolimeraseβ
Reparo de DNA no preenchimento de espaços do cromossomo nuclear. Análoga aPolimeraseI
DNA Polimerase γ
Replicação de DNA mitocondrial
DNA Polimerase δ
Replicação do filamentoleadera dalaggingdo cromossomo nuclear
DNA Polimerase ε
Reparo do DNA do cromossomo nuclear
DNA Polimerase ζ
Aparentemente reparo de DNA
Proteínas SSB
proteínas ligadoras de fita simples de DNA
A presença dessas proteínas é importante, pois ao se ligarem as regiões de fita simples de DNA, elas evitam que aquela região sofra torções, induzindo uma conformação ideal para a replicação e pareamento de bases, além de proteger as fitas simples de degradação por nucleases, estabilizam a fita simples
Mecanismos básicos de replicação
Processo semiconservativo
Forquilha de replicação
 Região do DNA onde ocorre a transição do DNA parental fita dupla para as novas fitas filhas duplas
Forquilha de replicação
	 Durante o processo de replicação do DNA, dois fatores são considerados: as fitas de DNA tem polaridades opostas.
 Desta forma uma das fitas pode ser sintetizada de forma contínua enquanto a outra descontínua
Movimento da forquilha de replicação
Direção de replicação
Semi descontinuidade da replicação
 A replicação ocorre de forma contínua em uma das fitas do DNA e descontínua na outra fita
Término da Replicação
Nos eucariotos possivelmente ocorra o encontro das forquilhas de replicação adjacentes.
Na replicação dos cromossomos circular de E. coli as duas forquilhas de replicação se encontram na região terminal - sitio Ter
Existem duas regiões gerais de terminação – T1 e T2, cada uma com sequencias especificas.
O termino da replicação necessita do produto do gene Tus, que codifica uma proteína que reconhece e liga-se á sequencia presente no sitio Ter, impedindo com isso o movimento da forquilha
A proteína Tus liga-se aos sitios Ter, bloqueando a atividade da helicase
Procariontes
1. Iniciação: Origem de replicação
 Origens de replicação já foram isoladas de organismos eucariotos e procariotos, e pode-se verificar que essas sequencias são ricas em AT.
A replicação de E. coli tem uma origem apenas
Autoradiografias feitas (1963) em DNA de E. coli tratadas com meio contendo trimidina comprovaram que a replicação é semi-conservativa, bidirecional (completa o ciclo em menor tempo), e que o DNA é circular
A replicação do cromossomo circular
O Genoma bacteriano circular constituem um único replicon
 A velocidade da forquillha de replicação bacteriana é 5000pb/min
 Um única origem de replicação em E.coli (OriC, 245 pb)
O processo de inicio de replicação em OriC pode ser dividido em três estágios:
 Complexo inicial : Dna A se liga à Ori C, determinando o local de início, alterando a estrutura do DNA nesta região
 Complexo aberto: posiciona a Dna B (helicase) na região 13 pb 
 Complexo pré-priming : Dna B:Dna C, representa o inicio da replicação
 
Direção da replicação (forquilha): bidirecional
Origem de replicação em bactérias: somente origens completamente metiladas podem iniciar a replicação
2. Alongamento
 Síntese da fita líder e síntese da fita tardia
A síntese da fita líder inicia-se com a síntese de um pequeno segmento de RNA na origem de replicação
A síntese da fita tardia é realizada através da formação de pequenos fragmentos de Okasaki
3. Término da replicação
Em genomas circulares existem duas regiões de término localizadas a 100pb do ponto 1800C do OriC.
Eucariontes
Células Eucarióticas
 Processo ocorre durante os ciclos celulares denominados período de síntese S
O genoma eucariótico constitui vários replicons
 A velocidade da forquillha de replicação eucariótica é 2000pb/min
 Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos diferentes
 Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática
FIM!!!!