Aula 1 - Replicacao do DNA

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Replicação do DNA 
Como acontece a síntese do 
DNA? 
• Fidelidade e velocidade 
• ‘molde” 
• Reparo 
 
Replicação semi-conservativa 
• Bidirecional 
• A síntese de DNA 
ocorre na direção 5’-3’ 
e é semidescontínua 
 
Origens de replicação 
• Locais com um 
contexto de 
sequência específico 
 
• Ligam proteínas 
específicas 
 
• Quando acionadas, 
essas proteínas 
permitem o início da 
replicação 
Origens de replicação 
Micrografia, bolha de 
replicação 
Forquilhas de replicação 
Replicação 
• DNA Polimerase III 
• Sentido 5’ → 3’ 
• Nucleotídeos 3’ 
são adicionados 
– Liberação de 
Pirofosfato 
Moldes e iniciadores da 
Replicação 
• DNA Polimerase: 
– Enzimas que catalizam a inserção de novos 
nucleotídeos às fitas em formação 
– Extremidade 3’OH de um nucleotídeo já adicionado 
 
• Primase: 
– Enzima responsável pela síntese do iniciador 
• Pequeno frag de RNA com extremidade 3’OH livre, 
previamente ligada à fita. 
Replicação das fitas 
• Fita líder 
– Primase age uma vez 
 
 
 
• Fita retardada 
– Primase age várias vezes 
– 1967, Fragmentos de Okasaki 
 Okazaki R, Okazaki T, Sakabe K, Sugimoto K. Mechanism of DNA replication 
possible discontinuity of DNA chain growth. Jpn J Med Sci Biol. 1967 
Jun;20(3):255-60 
Tipos de DNA polimerase 
• DNA polimerase I 
– Descoberta em 1956 (Kornberg pai) 
– Função precisa descoberta apenas em 1969: remove 
o primer de RNA da fita atrasada (descontínua) 
• DNA polimerase III 
– Descoberta em 1970 (Kornberg filho) 
– Principal enzima que realiza a replicação em 
procariotos 
• DNA polimerase II 
– Lenta, envolvida em reparo do DNA 
Proteína SSB 
Tipos de DNA polimerase 
cataliza a síntese da cadeia contínua DNA polimerase δ 
Leading Strand 
cataliza a síntese da cadeia descontínua DNA polimerase α 
RNA Primer 
5’ 
5’ 
3’ 
3’ DNA Polymerase δ 
5’ 
5’ 
3’ 
3’ 
Lagging Strand 
DNA Polymerase α 
Enzimas na Forquilha 
• Helicase: 
– Enzima que desenrola a dupla hélice na forquilha 
 
• Proteínas SSB: 
– Impedem a formação de pH e o fechamento da forquilha 
 
• Girase: 
– Relaxa o superenovelamento causado pela helicase 
 
• Ligase 
– Ligação dos fragmentos de Okasaki na fita atrasada 
Forquilha de replicação 
Desenovelamento do DNA 
• Retirada das histonas 
• Proteínas de ligação a fita simples (SSBPs) 
• DNA helicase 
– Quebra pontes de H 
 
 
• DNA topoisomerases 
– Tiram a tensão 
DNA Replication 
• DNA Pol precisa de um 
molde inicial 
 
• Primase: gera um molde 
de RNA complementar. Na 
fita atrasada a cada 1000 
bases um novo RNA é 
adcionado. 
• Após a síntese a primase é 
substiruida pela DNA Pol 
III 
Eliminação 
dos 
fragmentos 
de Okasaki 
 
 
DNA Pol I – 
complementa 
lacunas inserindo 
novos nucleotídeos. 
Mecanismo da enzima Ligase 
Ligação covalente 
entre 5’ e 3’ OH 
Forquilha de replicação 
Polaridade da síntese define fitas 
líder e retardada (descontínua) 
 
Reparo pela 
Polimerase 
• Mecanismo de verificação 
(Proof-reading) 
 
• DNA-polimerase possui 
– Uma atividade de 
polimerização 5’→ 3’ 
– Uma atividade de 
exonuclease 3’→ 5’ 
 
 
• Mecanismo de verificação 
(Proof-reading) 
 
• DNA-polimerase possui 
– Uma atividade de 
polimerização 5’→ 3’ 
– Uma atividade de 
exonuclease 3’→ 5’ 
 
 
PROTEÍNAS ENVOLVIDAS 
• Helicase → realiza a separação da dupla hélice (quebra das 
pontes de H); 
• Proteínas SSB (single strand DNA binding) → mantêm 
a molécula de DNA aberta durante a replicação; 
• DNA polimerases (I, II, III/δ, β, α) → adição de novos 
nucleotídeos e reparo; 
• DNA primase (RNA específica) → formação do primer de 
RNA; 
• DNA ligase → ligação dos fragmentos; 
• Nucleases 
• endonuclease reparadora → remoção do primer; 
• Topoisomerase → corta extremidade de uma das fitas 
(aliviando a torção na extremidade que não está sendo 
replicada) 
Doenças causadas por problemas 
no mecanismos de replicação 
• Ataxia de Friedreich's 
– dano progressivo no sistema nervoso (problemas musculares, 
na fala e doenças no coração) 
– forma mais comum das ataxias herdadas 
– A seqüência GAATTC se repete, quando existem mais de 40 
repetições, o indivíduo apresenta a doença. 
 
• Xeroderma pigmentosum 
– envelhecimento precoce 
– aumento na incidência de câncer 
– Falha no mecanismo de reparação 
do DNA causado pela luz UV 
 
Conclusões 
• Replicação semi-conservativa 
• Bolha de replicação avança em duas direções 
• Fita líder e fita retardada 
• Helicases e topoisomerases desenrolam o DNA 
• Primase faz o primer 
• DNA polimerase III, DNA polimerase I 
• DNA ligase 
Exercício 
1. O DNA é uma cadeia muito longa formado por unidades repetidas 
e unidas, essas unidades se unem e formam uma cadeia. Cite o 
nome dessa unidade essencial para formação do DNA e sua 
estrutura. 
2. A estrutura primária do DNA consiste em uma cadeia onde estão 
ligados milhares de nucleotídeos. De que maneira 
esses nucleotídeos se ligam entre si? Cite a principal 
característica desses filamentos. 
3. Cite a especificidade de pareamento das bases e explique 
algumas diferença que ocorrem entre as bases do RNA e DNA. 
4. Descreva detalhadamente como ocorre o processo de replicação. 
5. Durante a replicação, várias proteínas são necessárias para que 
este processo ocorra de forma veloz e fidedigna. Cite as proteínas 
envolvidas neste processo e suas respectivas funções.