02- DNA

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DNA
 1- Histórico do DNA
1.1- O experimento de Frederick Griffith (1928)
Injetando bactéria do tipo S, que são virulentas, em ratos eles morriam.
Injetando bactéria do tipo R, que não é virulenta, não matava os ratos.
Bactéria morta do tipo S, mesmo sendo virulentas, estando morta não matava os ratos.
Misturando a do tipo S morta e do tipo R, que não é virulenta, matavam os ratos.
Isso acontece porque bactérias do tipo R adquiriram a virulência captando restos das bactérias S mortas (através do processo de transformação), causando a morte do rato.
O componente químico da célula doadora (bactérias S mortas) que foi usado para transformar a bactéria R em virulenta foi o DNA, seu material genético.
1.2- Avery, MacLeod e McCarthy (1944)
Fizeram um experimento, degradando diferentes compostos de cada vez. Quando degradaram DNA, descobriram que ele podia ser o responsável pela transformação.
Por o DNA ser uma molécula estática, que naquele tempo não se pensava adquirir funções não era muito estudado.
1.3- Hershey e Case (1952)
Conseguiram provar que o DNA era responsável pelo princípio da transformação.
2- Peças estruturais do DNA antes da dupla hélice 
2.1- Estrutura química
É formado por grupamento fosfato + açúcar (pentose) + base nitrogenada.
2.1.1- Bases Nitrogenadas
Purinas: Possuem dois anéis aromáticos. Correspondem à adenina e a guanina.
Pirimidinas: Possui apenas um anel aromático. Correspondem à citosina e a timina.
A adenina é complementar à timina e citosina é complementar à guanina.
Isso acontece pelo seu tamanho, elas se encaixam para que a ligação não destorça a dupla hélice.
2.2.2- Nucleotídeo
Desoxiadenosina 5’- fosfato (Adenina ou A)
Desoxiguanosina 5’- fosfato (Guanina ou G)
Desoxicitidina 5’- fosfato (Citosina ou C)
Desoxitimidina 5’-fosfato (Timina ou T)
3- Regras de Chargaff (Complementariedade de Bases)
As bases (nitrogenadas) do DNA são complementares. Isso quer dizer que sendo por exemplo, a timina complementar à adenina, suas quantidades são iguais.
Bases complementares possuem uma mesma quantidade.
- A = T
- C = G
4- Análise de difração de raios X do DNA
Rosalind Franklin, fazendo experimentos com raios X, descreveu o DNA como “Longo, fino e helicoidal, apresentando duas partes similares que são paralelas.”.
Com base no seu resultado, Watson e Cricket sugeriram uma estrutura ao DNA, ganhando o premio Nobel em 1962.
5- Estrutura Tridimensional do DNA
Atualmente, sabe-se que o DNA não é exatamente como foi descrito por watson e Cricket.
O cromossomo de alguns vírus é fita simples.
Há moléculas circulares de DNA (como na mitocôndria).
Alguns vírus bacteriófagos possuem DNA linear e circular.
Sua estrutura não é uniforme.
Orientação dos pares de base varia.
Algumas sequencias permitem que a dupla hélice se enrole para o lado esquerdo.
Pode haver torção adicional da dupla hélice.
6- Ligação dos Nucleotídeos
Os nucleotídeos de uma mesma fita são ligados por ligações fosfodiéster, ligação forte, onde o fósforo de um liga no açúcar da outra, e assim sucessivamente. 
Por isso há uma orientação importante, o sentido 5’ 3’. Todos os eventos em biologia molecular acontecem nesse sentido.
As ligações fosfodiéster também conferem polaridade à cadeia de DNA.
Os nucleotídeos em fitas diferentes são ligados por ligações de hidrogênio.
As fitas apresentam a mesma geometria helicoidal. O pareamento das bases mantém as fitas unidas com polaridade oposta.
A dupla hélice favorece o pareamento das bases.
Para que uma base seja exposta, há gasto de energia, isso faz com que a estrutura do DNA fique diferente do normal. Isso acontece para metilação ou reparo.
6.1- Metilação do DNA
Acontece para que determinados genes não sejam expressos a todo momento.
Mesmo que a enovelação do DNA reprima alguns genes de serem expressos, há genes da eucromatina que devem ter expressão controlada, então há metilação.
A enzima DNA metiltransferase adiciona um grupamento metila nas citosinas das regiões promotoras (que fazem o controle e o início da transcrição para que o gene seja transcrito). As regiões promotoras são ricas em CG.
6.2- Reparo
O que varia de um reparo para outro são as diferentes enzimas, dependendo do local e do dano.
6.2.1- Reparos Livre de Erros
São baseados na complementariedade de bases e envolve falhas em apenas uma das fitas.
6.2.1.1- Reparo x Grupamento Metila
Reparo livre de erros
Quando há em uma dupla hélice nucleotídeos errados. Por exemplo: há duas purinas paralelas, causando distorção no DNA.
Para saber qual nucleotídeo errado deve ser trocado, o mecanismo de reparo através de uma enzima detecta a fita parental, que está marcada por metila, e daí saberá que o nucleotídeo pertencente à fita nova está errado.
Outras enzimas retiram não só o nucleotídeo, mas um pedaço da fita. A DNA polimerase insere os nucleotídeos complementares e a ligase faz a ligação das fitas.
6.2.1.2- Reparo por excisão de nucleotídeos
Reparo livre de erros.
Ocorre quando algum grupamento químico se liga erradamente ao DNA, causando distorção da fita.
O reparossomo indica o local e promove a abertura da fita. Enzimas reconhecem e retiram aquele grupamento químico que está ali por engano junto com um pedaço do DNA. A DNA polimerase insere as bases complementares e a ligase faz a ligação das fitas.
É livre de erros, porque a DNA polimerase insere as bases complementares, complementado a fita parental.
6.2.1.3- Reparo Reversão Direta
Quando duas pirimidinas se soltam da hélice e se unem formando dímeros.
A enzima fotoliase remove os dímeros T – T ou C – C.
Causado pela radiação UV na pele.
Se não for reparado esse tipo de alteração pode causar mutação, gerando danos sérios.
6.2.1.4- Reparo após replicação
Durante o processo de replicação, quando a DNA polimerase insere os nucleotídeos , formando a segunda fita, ela volta no sentido 3’ 5’ para conferir que inseriu o nucleotídeo correto.
Essa volta de 3’ para 5’ é chamada de atividade exonuclease.
6.2.2- Reparos não baseados na complementariedade
Ambos os filamentos da dupla hélice são danificados e a complementaridade não pode mais ser explorada.
Raios X, raios gama, podem causar quebra bifilamentar.
6.2.2.1- Junção de pontas não homólogas
Quebra dos dois filamentos do DNA em células que pararam de se dividir.
Uma enzima faz o ajuste “aparando as pontas” e depois essas pontas se juntam.
É muito ruim para a célula porque uma parte do DNA é perdido.
Pode ser que por causa do dano a célula entre em apoptose, mas, pode ser também que ela continue viável e se multiplicando, podendo causar câncer.
6.2.2.2- Recombinação homóloga
É livre de erros.
Quebra de dois filamento do DNA quando a célula está se dividindo.
O material genético está duplicado, podendo então que seja copiado de uma molécula de DNA para outra.
Este reparo só é possível quando a célula está em divisão
6.2.4- Doenças Causadas por falhas no sistema de reparo
Xeroderma Pigmentoso: Causa lesões degenerativas na pele. A pessoa tem muitas sardas que podem evoluir para cânceres de pele. As enzimas que fazem o reconhecimento do dano que a radiação UV faz no DNA não funcionam, fazendo com que o dano não seja reparado e permaneça quando a célula se replicar.
Síndrome de Cockayne: Há uma mutação nos genes que codificam proteínas envolvidas no sistema de reparo de excisão de nucleotídeos.
Anemia de Fanconi: Falha no sistema de reparo. Causa estatura baixa, anomalias no esqueleto, cardíacas e renais e fracasso de medula óssea. É um tipo de leucemia.
Ataxia telangiectasia: Falha gene que codifica a proteína quinase, que é importante na regulação do sistema de reparo.