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Manual de Estudo Dirigido em Biologia Molecular- Prof ª Cristiane Alves da Fonseca do Espírito Santo 
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METABOLISMO DO DNA 
 
 Replicação 
 Reparo 
 Recombinação 
 
*Processo pelo qual cópias fidedígnas das molécs do DNA são sintetizadas (replicação), junto de 
processos que afetam a estrutura da informação (reparo e recombinação). 
 
Nucleases: enzimas que degradam o DNA. 
 
 Exonucleases: degradam o DNA a partir de uma extremidade ou seja, removem nucleotídeos 
a partir da extrem. 5’ ou 3’. 
 
 Endonucleases: agem no interior dos ácidos nucléicos, reduzindo-os a fragmentos cada vez 
menores. 
 
*endonucleases de restrição: clivam apenas seqüências específicas. 
 
 
 
 
 
*Atividade: 
 
 
Ver anexo: identificando pessoas pelo DNA 
 
 
 
 
 
 
 
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REPLICAÇÃO DO DNA 
 
 
*Regras básicas p/ o processo de replicação aplicáveis a procariotos e eucariotos: 
 
1. Semiconservativa uma fita funciona como molde. 
2. Início da replicação seq. Específicas (origens). 
-E. coli: oriC (rica em GATC) 
 
 
3. Mov. da forquilha de replicação Unidirecional X Bidirecional (geralmente) 
 
4. Direção da replicação sempre sentido 5’ 3’. 
5. Semidescontinuidade da replicação 
 Contínua em uma fita (5’ 3’) 
 Descontínua na outra (formação de fragmentos de Okazaki) 
 
 
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O DNA circular (procariotos) é replicado bidirecionalmente 
 
-O material genético de bactérias (procarioto) é organizado sob a forma de uma molécula de DNA 
circular. 
 
A análise indica que o DNA dupla hélice se replica por um processo progressivo de separação das 
duas fitas parentais, acompanhada pela síntese de uma nova cadeia complementar a este DNA 
(fita filha). 
 
 A extremidade onde está a "bolha" de replicação é chamada de forquilha de replicação. 
 
 Em procariotos e bacteriófagos, o DNA tem apenas uma "bolha" de replicação, enquanto 
que em eucariotos existem várias "bolhas" de replicação que estão distribuídas ao longo 
do DNA. 
 
 
 
A síntese de uma molécula de DNA pode ser dividida em 3 etapas: 
 
1. Iniciação 
2. Alongamento 
3. Terminação 
 
 
DNA Polimerases 
 
DNA Pol enzima que sintetiza a nova fita de DNA. 
 Adiciona nucleot. na extrem. 3’OH de uma região pareada do DNA possibilitando o 
crescimento da cadeia no sentido 5’ 3’ 
 
DNA Pol I Esta enzima é a mais abundante na célula e tem três atividades diferentes: 
 
 atividade polimerásica 5’ 3’: insere nucleotídeos ao grupo OH-3´ livre da cadeia do 
DNA parental, 
 
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atividade exonucleásica de 3´ 5´: retira os nucleotídeos de DNA que possam estar errados 
(atividade revisora). É importante para os mecanismos de reparo do DNA. 
 
atividade exonucleásica de 5´ 3´: retira os nucleotídeos que fazem parte dos "primers" de 
RNA. 
 Possui 3 domínios de ativ. P/ o processo de replicação e reparo do DNA: 
 
*Região carboxiterminal ativ. de polimerização 5’ 3’ e exonucleásica 3’ 5’ (fragm. Klenow) 
 
*Região amino-terminal ativ. Exonuclease 5’ 3’ (fragm. Pequeno) 
 
 Ativ. Exonuclease 3’ 5’: reconhecer e clivar um pareamento errôneo na extrem. 3’OH da fita 
nova (correção do erro) 
 Ativ. Exonuclease 5’ 3’: remove blocos de nucleot. ( 10 nucleot.) 
 
Esquematize os domínios: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
**Se no DNA ocorrer: 
 
Nick (quebra da ligação fosfodiéster) ou gap (falta de alguns nucleotídeos) pode acontecer: 
 
1. Ativ. Exonucleásica 5’ 3’ remove blocos de nucleot. da região alterada. 
 
2. Ativ. Polimerásica sintetiza as regiões removidas originando fita nova. 
 
 
 
 
 
 DNA Pol II Participa do Reparo do DNA. 
 
 DNA Pol III principal enz. p/ o processo de replicação. Apresenta maior processividade. 
 
 
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Células eucarióticas: 
 
Atividades das 5 DNAs Pol. Eucariótica: 
 
- sintetiza o primer (primase é parte constitucional) 
- ativ. Exonuclease 3’ 5’, processividade 
- reparo do DNA 
- reparo do DNA 
 
DNA Pol mitocondrial (pol gama) replicação do DNA mitocondrial 
 processividade e ativ. Exonuclease 3’ 5’ 
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INICIAÇÃO (Procariotos) 
 
 
Origem de replicação: oriC (245pb, conservado em bactérias) 
 
*Arranjo geral: 2 séries de repetições curtas 3 rep. De 13pb 
 4 rep. De 9pb 
8 enzimas e prot. Participam na fase de iniciação abrem a hélice do DNA na origem e 
estabelecem um complexo pré-iniciação. 
 
 
*Para aliviar esta pressão do "supercoil" um grupo de enzimas, denominadas de topoisomerases, 
quebram momentaneamente o DNA, fazendo com que este sofra algumas rotações e em seguida 
este mesmo grupo de enzimas refazem a ligação "quebrada". 
Em procariotos estas topoisomerases são conhecidas como DNA girase. Este processo de 
desenrolamento do DNA é extremamente importante em procariotos. 
Antibióticos inibem a ligação da DNA girase ao DNA. O emprego destes inibidores levam a 
formação de mutantes. 
 
 
 
 
 
 
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ALONGAMENTO 
 
Consiste de 2 operações: 
 
1. Síntese da fita líder 
2. Síntese da fita atrasada 
 
Enzimas importantes da forquilha de replicação: 
 
 DNA helicases desenrolam o DNA parental 
 DNA topoisomerases aliviam o estresse topológico induzido pelas helicases 
 Prot. SSB liga-se a fita simples e estabiliza as fitas separadas. 
 
Modelo simplificado da síntese da fita líder e da fita atrasada: 
 
 
 
 
 
*Síntese da fita líder 
 
-síntese pela iniciase de um RNA iniciador curto (10 a 60 nucleot.) na origem 
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-Desoxirribonucleotídeos são adicionados ao iniciador pela DNA pol III. 
*Síntese da fita atrasada: 
 
-Realizada em fragmentos curtos (frag. Okazaki) na direção oposta ao mov. da forquilha 
 
-Cada frag. deve ter o RNA iniciador próprio (sintetizado pela iniciase) 
 
-Aparato regulatório: iniciossomo (7 prots diferentes incluindo DnaA, DnaB e iniciase). 
 
 Pol. III / Pol. I (remove RNA iniciador, ativ. Exonucleásica 5’ 3’) 
 
-DNA ligase (reestabelece a ligação fosfodiéster 3’OH e 5’P). 
 
 
 
 
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Modelo de replicaçãodo DNA onde as duas fitas são sintetizadas simultaneamente: 
 
 
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Retirada dos Primers: 
 
 A fita de DNA madura não contêm RNA. O "primer" de RNA é removido durante a 
replicação pela enzima DNA polimerase I. 
 
TERMINAÇÃO da replicação (procariotos) 
 
-Pouco conhecida 
 
-E. coli: região terminal denominada Ter (T1 e T2) localizada a 180 a partir de oriC. 
 
-Formação do complexo TER/TUS 
 
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“As características essenciais da replicação do DNA são as mesmas nos eucariotos 
e procariotos, com algumas variações nos princípios gerais.” 
 
 
 
Diferenças na Replicação de Procariotos e Eucariotos 
 
 
Procariotos Eucariotos 
o tempo de replicação é 
relativamente curto 
o tempo de replicação é mais longo devido a complexidade dos 
cromossomos eucarióticos que estão envoltos nas histonas. 
uma "bolha" de replicação 
(bidirecional) 
várias "bolhas" de replicação (bidirecional) 
Existem três tipos de DNA 
polimerases: I, II e III 
Existem CINCO tipo de DNA polimerases, incluindo a mitocondrial. 
 
 
 
 
 
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Transcriptase Reversa: uma DNA pol. RNA dirigida 
 
 Esta enzima está presente somente em retrovírus (vírus de RNA) 
 descoberta por Howard Temin e David Baltimore em 1970. 
 É chamada de "DNA polimerase-RNA dirigida". 
 Sua função é produzir DNA a partir de um molde de RNA. 
No caso da enzima transcriptase reversa, o RNA é o molde para a replicação do material 
genético. 
 
 Os retrovírus injetam o seu material genético na célula do hospedeiro e com o auxílio da 
enzima transcriptase reversa ocorre a produção de moléculas de cDNA - DNA 
complementares ao seu material genético, que é formado por RNA, fazendo com que a 
maquinaria da célula do hospedeiro reconheça o material (DNA) e não o destrua. 
 A enzima transcriptase reversa está sendo muito utilizada no campo da engenharia 
genética para a produção de cDNA, esta técnica permite o sequenciamento de fragmentos 
de DNA através de análises químicas e reações enzimáticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Todas as DNA pol possuem atividade revisora exonucleásica 3’-5’, exceto a 
transcriptase reversa! Qual a conseqüência disso??? 
 
 
 
 
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Exercícios de fixação : REPLICAÇÃO 
 
1- Por que o processo de replicação é semiconservativo? 
 
2- Se a replicação do DNA começa em um determinado ponto e prossegue no sentido 5'-3' continuamente, 
como é possível a replicação da outra fita parental? Ocorre polimerização no sentido 3'-5'?Explique 
 
3- Sobre a replicação, responda: (1,0) 
 
a) Por que a replicação de um DNA fita dupla não pode prescindir dos fragmentos de Okazaki? 
b) Por que os primers na replicação de DNA in vivo não podem ser de DNA? 
 
4- Fale das nucleases. 
 
5- Diferencie as DNA polimerases procarióticas. 
 
6- Por quê um RNA iniciador é necessário e o que são fragmentos de Okasaki? 
 
7- Que enzima retira os primers? Qual enzima liga os fragmentos de Okasaki depois da digestão dos RNA 
iniciadores? 
 
8- O que é um fragmento de Klenow? 
 
9- No periódico Science (2001), um grupo de pesquisadores relatou a cura da anemia falciforme em 
camundongos por meio da terapia gênica. A partir de um retrovírus modificado, a equipe construiu um 
vetor para introdução de um gene terapêutico. A estratégia do experimento baseou-se no fato de haver 
integração, no genoma das células infectadas, de uma cópia do: 
( ) DNA viral, transcrita em RNA 
( ) RNA viral, retrotranscrita em DNA 
( ) RNA viral, retrotranscrita em RNA 
( ) RNA viral, embora ambos ácidos nucléicos tenham sido introduzidos nas células. 
 
10- A replicação do DNA é um evento que utiliza várias enzimas/proteínas que atuam em conjunto na fase 
S da interfase. Qual seria o efeito na replicação do DNA se as seguintes proteínas estivessem faltando? 
 
a)DNA polimerase III 
 
b)DNA-ligase 
 
c)DNA polimerase I 
 
d)DNA-helicase 
 
e)Primase/iniciase 
 
f)Topoisomerase/girase 
 
11- O que faz com que a replicação seja um processo tão fidedigno? 
 
12- Por que até o presente nomento não existem vacinas efetivas contra várias viroses causadas por 
retrovírus? 
 
 
 Atividade extra: pesquise sobre a tecnica de PCR (POLIMERASE CHAIN 
REACTION). 
-O que é a técnica, procedimento (como é realizada), aplicações.