Mecanismos de Reparo do DNA

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- Os organismos utilizam uma diversidade de mecanismos de reparo que, em conjunto, empregam cerca de 
100 proteínas conhecidas; 
- O DNA é a única molécula que os organismos reparam, em vez de substituir; 
- Tanto a DNA polimerase I quanto a DNA polimerase III são capazes de realizar a excisão das bases 
malpareadas inseridas erroneamente. 
Reversão direta de DNA danificado 
- Regenera a base normal de forma direta; 
- Embora a maior parte dos tipos de danos seja 
essencialmente irreversível, as lesões podem ser 
reparadas por meio de reversão direta em alguns 
casos; 
- CPD fotoliase: pode reparar o dímero de pirimidina 
ciclobutano (CPD) → se liga ao fotodímero e o divide 
para regenerar as bases originais, esse mecanismo de 
reparo é a fotorreativação, pois a enzima necessita de 
luz para atuar (na ausência de luz outras vias de reparo 
são usadas); 
- Alquiltransferases: removem determinados grupos 
alquila que foram adicionados à posição O-6 da 
guanina por mutágenos tais como nitrosoguanidina e 
etilmetanossulfonato – esse sistema de reparo pode 
ser saturado se o nível de alquilação for 
suficientemente alto; 
Reparo por excisão de base 
- Sistemas de reparo importantes exploram as 
propriedades da complementaridade antiparalela 
para restaurar os segmentos de DNA danificados até o 
seu estado não danificado inicial; 
- Essas vias incluem a remoção e a substituição de uma 
ou mais bases; 
- Após a revisão do DNA pela DNA polimerase, o 
reparo por excisão de base é o mecanismo mais 
importante utilizado para remover bases incorretas ou 
danificadas; 
- O Reparo por Excisão de Base é realizado por DNA 
glicosilases que clivam as ligações base-açúcar, 
liberando, assim, as bases alteradas e gerando sítios 
apurínicos ou apirimidínicos (AP); 
 
- A endonuclease AP em seguida corta o filamento danificado upstream (acima na fita) do sítio AP; 
- Desoxirribofosfodiesterase, limpa o arcabouço ao remover um trecho de resíduos açúcar-fosfato vizinhos; 
- Assim, a DNA polimerase pode preencher o intervalo com nucleotídios complementares ao outro 
filamento. 
- DNA ligase em seguida sela o novo nucleotídio no arcabouço. 
Reparo por excisão de nucleotídeo (NER) 
- Repara danos mais extensos que distorcem a hélice do DNA e impedem a continuidade da síntese de DNA; 
- É capaz de desfazer os bloqueios da replicação e da transcrição e reparar o dano; 
- Duas doenças autossômicas recessivas em seres humanos, o xeroderma pigmentoso (câncer de pele e 
distórbios nerológicos) e a síndrome de Cockayne (distúrbios de desenvolvimento), são causadas por 
defeitos no reparo por excisão de nucleotídeo; 
- O NER ocorre em 4 fases: Reconhecimento da(s) Base(s) Danificada(s) → Montagem de um Complexo 
Multiproteico no Sítio → Corte do filamento danificado de diversos nucleotídios upstream e downstream do 
sítio danificado e remoção dos nucleotídios (aproximadamente 30) entre os cortes → Utilização do filamento 
não danificado como molde para a DNA polimerase, seguida pela ligação do filamento. 
- Há dois tipos de NER: 
- Reparo por Excisão de Nucleotídio Genômico Global (GG-NER): corrige lesões em qualquer local do genoma 
e é ativado por forquilhas de replicação paradas - iniciado quando um complexo proteico de XPC e RAD23B 
reconhece uma dupla-hélice distorcida causada por uma base danificada e se liga ao filamento oposto; 
- Reparo por Excisão de Nucleotídio Acoplado à Transcrição (TC-NER): repara as regiões transcritas do DNA 
- iniciado quando um complexo deRNA polimerase é parado por uma lesão do DNA no filamento transcrito 
e CSA e CSB se ligam nesse sítio para formar um complexo de reconhecimento; 
- Embora a etapa de reconhecimento seja diferente, tanto GG-NER quanto TC-NER compartilham as últimas 
quatro etapas; 
- As diferenças nos sintomas das doenças XP (mutações em um dos oito genes que codificam as proteínas 
XPA a XPG) e síndrome de Cockayne (mutação em uma de duas proteínas denominadas CSA e CSB) ocorrem 
em virtude de mutações em diferentes classes de proteínas de reconhecimento; 
- Todo o processo de reparo da NER está representado na imagem 
 
 
 
Reparo Pós-Replicação | Reparo de Malpareamento 
- Reduz a taxa de erro para menos de 10–9 ao reconhecer e reparar as bases malpareadas e as pequenas alças 
causadas pela inserção e pela deleção de nucleotídios (indels) no período da replicação; 
- Realizam três importantes passos: Reconhecer pares de bases malpareados → Determinar qual base é a 
incorreta no malpareamento → Excisar a base incorreta e realizar a síntese de reparo 
- A primeira etapa no reparo de malpareamento é o reconhecimento do dano no DNA recém-replicado 
pela proteína MutS; 
- A ligação dessa proteína às distorções na dupla-hélice de DNA causadas por bases incompatíveis inicia a via 
de reparo de malpareamento ao atrair três outras proteínas para o sítio da lesão (MutL, MutH e UvrD); 
- A proteína-chave é MutH, que realiza a função crucial de cortar o filamento que contém a base incorreta; 
- Os erros de replicação produzem pareamentos errados no filamento recém-sintetizado e, assim, o sistema 
de reparo de malpareamento substitui a base naquele filamento; 
- Para distinguir o filamento-molde antigo do filamento recém-sintetizado, o sistema de reparo se aproveita 
de um atraso na metilação → síntese contínua e descontínua; 
 
- A proteína MutH corta o sítio de metilação no filamento 
que contém A ainda não metilada – enzima adenina 
metilase leva um tempo para reconhecer e modificar na 
fita descontínua; 
- Após o corte no sítio, a proteína UrvD se liga ao corte e 
utiliza a sua atividade de helicase para desenrolar o DNA; 
- Uma proteína de ligação a filamento único protetora 
reveste o filamento parental desenrolado, enquanto a 
parte do novo filamento entre o pareamento errado e o 
corte é excisada. 
Reparo Propenso ao Erro | Síntese de DNA translesão 
- Via de reparo que é fonte de mutações; 
- A parada de forquilha de replicação pode ser contornada 
pela ativação do Sistema SOS; 
- A indução de SOS é um mecanismo de último recurso, 
um tipo de tolerância ao dano, que possibilita que uma 
célula troque a morte por um determinado nível de 
mutagênese; 
- O sistema SOS dá origem a mutações enquanto possibilita 
que a DNA polimerase contorne lesões nas forquilhas de 
replicação paradas; 
- Na primeira etapa do SOS, a luz UV induz a síntese da 
proteína RecA; 
- As proteínas RecA unem-se às proteínas de ligação a 
filamento único e formam um filamento de proteína–
DNA; 
- RecA atua como um sinal que leva à indução de 
diversos genes que codificam membros de uma família 
de DNA polimerases (polimerases translesão/de bypass 
- conseguem tolerar adutos incomumente grandes nas 
bases) que conseguem contornar o bloqueio da 
replicação e que são distintas das polimerases 
replicativas; 
- As polimerases de bypass apresentam bolsões muito 
maiores, que conseguem acomodar bases danificadas - 
elas conseguem adicionar apenas alguns nucleotídios 
antes de sair; 
- A principal função de uma polimerase propensa a erro 
é desbloquear a forquilha de replicação. 
- A troca de polimerases requer a adição de um 
monômero de uquitina. 
 
Reparo de Quebras Bifilamentares 
- A exposição aos raios X com frequência causa a quebra 
de ambos os filamentos da dupla-hélice em sítios bem 
próximos → quebra bifilamentar - podem causar uma 
diversidade de aberrações cromossômicas, resultando em 
morte celular ou um estado pré-canceroso; 
- A produção de quebras bifilamentares é uma 
característica integrante da recombinação meiótica; 
- As quebras bifilamentares podem surgir ou podem ser 
induzidas porradiação ionizante; 
- Dois mecanismos distintos reparo das quebras 
bifilamentares: junção de extremidades não homólogas e 
recombinação homóloga; 
Junção de Extremidades Não-Homólogas (NHEJ) 
A via NHEJ é iniciada quando duas proteínas muito 
abundantes, KU70 e KU80, ligam-se às extremidades 
quebradas, formando um heterodímero que atua em duas 
funções: previne lesão adicional às extremidades e 
recruta outras proteínas que cortam as extremidades do 
filamento para gerar as extremidades 5′-P e 3′-OH que são 
necessárias para a ligação 
Recombinação Homóloga 
- O dano pode ser corrigido por meio de um mecanismo 
livre de erros denominado pareamento de filamento 
dependente de síntese (SDSA); 
- Utiliza as cromátides-irmãs disponíveis na mitose como 
moldes para assegurar o reparo correto; 
- Inicia-se pela a ligação das extremidades quebradas por 
meio de proteínas especializadas e enzimas, o aparo das 
extremidades 5′ por uma endonuclease para expor as 
regiões unifilamentares e o revestimento dessas regiões 
com proteínas que incluem o homólogo de RecA, Rad51; 
- Rad51 forma longos filamentos na medida em que se 
associa à região unifilamentar exposta; 
- O filamento de DNA-Rad51 participa em uma busca pela 
cromátide-irmã não danificada para a sequência 
complementar que será utilizada como molde para a 
síntese de DNA → invasão de filamento; 
- A extremidade 3′ do filamento invasor desloca uma das 
cromátides-irmãs não danificada, que forma uma alça D e 
inicia a síntese de DNA a partir de sua extremidade 3′ livre; 
 
- A síntese do novo DNA continua a partir de ambas as extremidades 3′ até que ambos os filamentos se 
desenrolem de seus moldes e se pareiem; 
- A ligação sela os cortes, deixando um trecho reparado de DNA que apresenta uma característica muito 
distinta: ele foi replicado por meio de um processo conservativo → ambos os filamentos foram recém-
sintetizados. 
Recombinação Meiótica 
- Uma quebra bifilamentar inicia o crossing 
over; 
- A recombinação é iniciada quando uma 
enzima denominada Spo11 realiza cortes 
no DNA bifilamentar em uma das 
cromátides que irá recombinar; 
- A Spo11 protege as extremidades contra 
danos adicionais, incluindo a recombinação 
espúria com outras extremidades livres e 
pode atrair outras proteínas que são 
necessárias para a próxima etapa na 
recombinação; 
- É muito semelhante ao que ocorre no 
reparo de quebras bifilamentares nas 
células em divisão; 
- As extremidades 5′ são aparadas 
novamente (resseccionadas) e um 
complexo proteico (inclui a Rad51) se liga às 
extremidades 3′ unifilamentares; 
- A partir desse momento a recombinação 
diferencia-se totalmente do reparo bifilamentar; 
- Na meiose, Rad51 se associa a outra proteína, Dmc1, que está presente apenas durante a meiose; 
- O filamento que contém Rad51 e Dmc1 conduz uma busca por uma sequência complementar; 
- Ao contrarío do reparo bifilamentar, o filamento busca uma cromátide não irmã do cromossomo 
homólogo e não a cromátide-irmã; 
- A busca culmina com a invasão do filamento e a formação da alça D, assim como no reparo de quebra 
bifilamentar; 
- Esses eventos são necessários para a formação de quiasmas na meiose I → os homólogos se tornam 
conectados como um resultado da recombinação.