Reparo do DNA e Recombinação Homóloga

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Reparo do DNA e Recombinação Homóloga
· Bases nitrogenadas purínicas: Adenina e Guanina.
· Bases nitrogenadas pirimídicas: Timina, Citosina e Uracila.
· Ligação fosfodiéster: O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se une ao grupo fosfato ligado à hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo.
· DNA polimerase: tem atividade de endonuclease e exonuclease, ou seja, ao mesmo tempo que coloca novos nucleotídeos no DNA, ela também pode retirar nucleotídeos que foram colocados de maneira errada, evitando possíveis mutações.
· A importância do reparo do DNA é observada através do investimento das células em proteínas que realizam a reparação do DNA e também através do aumento na taxa de mutações que ocorrem após a inativação de um gene de reparo.
· Sem o reparo do DNA, as lesões espontâneas rapidamente modificariam as sequências de DNA.
· Mesmo o DNA sendo uma molécula estável, ele está suscetível a alterações espontâneas que resultariam em mutações caso não fosse reparadas.
· Depurinação: retirada de uma purina do nucleotídeo.
· Desaminação: retirada de uma amina de uma base nitrogenada, transformando-a em outra.
· 50% da fita desaminada vai ser mutante, pois na hora da replicação do DNA cada fita vai para um lado gerando trocas de nucleotídeos no DNA mutado.
· Na depurinação, após a replicação do DNA, a fita mutada vai apresentar 1 par de nucleotídeos a menos por conta da retirada da purina.
· Metilação: introdução de um radical metil geralmente no nitrogênio da base nitrogenada.
· Hidrólise: ocorre geralmente na ligação entre a base nitrogenada e a ribose.
· As bases do DNA também são danificadas ocasionalmente por metabólitos reativos produzidos nas células. A exposição do indivíduo a produtos químicos no ambiente também pode danificar as base do DNA.
· A radiação ultravioleta do sol pode produzir uma ligação covalente entre duas pirimidinas adjacentes no DNA, formando, por exemplo, dímeros de timina.
· A estrutura do DNA já é evolutivamente preparada para realizar reparos, pois se uma fita apresentar algum erro, a outra fita será usada como molde para restaurar a sequência nucleotídica correta na fita danificada.
· Organismos com genomas muito pequenos (vírus, por exemplo) não apresentam muitas lesões no DNA, no entanto, quando acontece de ter algum erro não há como consertar.
· Uma lesão no DNA pode ser removida por 2 vias:
· Reparo por excisão de bases: com a presença da bateria de enzimas DNA-glicosilases, a base alterada é identificada e removida através da hidrólise. Retira apenas 1 base.
· Reparo por excisão de nucleotídeos: identifica e corrige alterações volumosas na estrutura do DNA lesionado. Retira várias bases.
· Em caso de defeitos, o reparo do DNA em bactérias ocorre e o gene é transcrito novamente a partir do início por ele possuir genes pequenos. Já em eucariotos, uma reação mais complexa é usada para dar suporte à RNA-polimerase, reparar a lesão e reiniciar a polimerase, isso porque os genes dos eucariotos são extensos. 
· DNA-polimerase translesão: é usada em casos de emergência, em que o DNA se encontra extremamente danificado, fazendo com que os outros tipos de reparos não sejam suficientes para consertá-lo.
· DNA-polimerase replicativa: replicam o DNA sem lesões. Quando elas encontram um DNA lesionado, elas param e então a DNA-polimerase translesão entra em ação para replicar a parte lesionada do DNA.
· Quebras na fita dupla: trata-se de uma lesão perigosa em que as duas fitas do DNA são quebradas, não havendo uma fita molde para ser usada no reparo. Isso ocorre geralmente por radiação ionizante, erros na replicação, agentes oxidantes e alguns outros metabólitos produzidos pela célula.
· Ligação de extremidades não homólogas: apesar de gerar perdas de nucleotídeos no local de quebra do DNA e gerar mutações por conta disso, seu sistema de reparo é bem aceitável, pois as extremidades quebradas do DNA serão justapostas e religadas. Ocorre em DNA’s já formados que sofreram algum tipo de dano.
· Recombinação homóloga: usada durante e após a replicação do DNA (fases S e G2) para reparar as fitas do DNA quebradas, através da disponibilidade das cromátides-irmãs para serem usadas como molde. É difícil de ser realizada, no entanto, regenera a sequência original do DNA com precisão. Uma de suas características é a troca de segmentos de dupla-hélice com sequências nucleotídicas semelhantes ou idênticas, ou seja, um segmento do duplex de DNA serve como molde para reparar uma lesão em um outro segmento de duplex através do pareamento de bases semelhantes/idênticas. Nesse processo há a formação de uma molécula híbrida chamada heteroduplex, que possui esse nome por conter a mistura de duas fitas duplex distintas e que será dissociada depois fazendo com que a fita reparada retorne para sua cromatina original. A troca de fitas é realizada pela proteína RecA (em bactérias) e Rad51 (em eucariotos).
 
· Lesões no DNA podem retardar a progressão do ciclo celular, pois a presença de DNA danificado pode bloquear a progressão da fase G1 para a fase S, retardar a fase S já iniciada e bloquear a transição da fase G2 para a fase M. Esses atrasos maximizam a eficiência das enzimas no reparo do DNA, fornecendo o tempo necessário para que a correção seja completada. 
· Quando uma forquilha de replicação encontra uma quebra de fita, ela se quebra resultando em um cromossomo-filho intacto e um quebrado. Essa forquilha quebrada pode ser reparada pela recombinação homóloga.
· Algumas vezes a recombinação homóloga usa um homólogo do outro progenitor ao invés das cromátides-irmãs como molde para corrigir a lesão, levando a perda da heterozigosidade, pois os cromossomos paternos e maternos diferem em várias posições na sequência de DNA.
· Quase todas as etapas da recombinação homóloga são fortemente reguladas. Nas células eucariotas, proteínas acessórias como a Rad52 são usadas para asssegurar a eficiência e precisãoda recombinação homóloga.
· O excesso e/ou a falta da recombinação homóloga podem gerar câncer em humanos, uma vez que o excesso de reparos usando o molde “errado” e a falta pelo aumento na taxa de mutações geradas pelo reparo ineficiente do DNA são prejudiciais a saúde.
· A recombinação homóloga é essencial para a meiose, pois gera moléculas de DNA com novas combinações de genes por conta da troca de material entre cromossomos diferentes, o que é conhecido como crossing-over, gerando variabilidade genética. Apesar disso acontecer ocasionalmente por acidente nas células mitóticas (e normalmente é prejudicial) , ela é uma parte frequente e necessária na meiose.