Replicação do DNA in vivo

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Replicação do dna
Liz Schettini e Nathália Oliveira
BMC
 
 OBS.: a professora não enviou os slides, todas as imagens são retiradas da internet. Além disso a aula foi baseada nos desenhos dela que estavam no quadro, logo nem sempre a explicação bate 100% com a imagem.
 O PCR (replicação in vitro) é uma técnica inicial que pode fazer a detecção de infecção viral ou bacteriana, teste de paternidade, sequenciamento genético entre outras coisas.
 Aqui vamos falar da replicação em células eucarióticas especificamente. 
 No núcleo interfásico o DNA está diferente do que durante a divisão celular. O ciclo é dividido em:
· Interfase
· G1
· S -> o que vamos ver hoje está situado nessa fase
· G2
· Divisão celular
 A interfase é dividida em G1, S e G2 (com G0 dentro de G1). O DNA nunca está na forma linear (porque senão ele não caberia na célula), ele está condensado, sempre variando os graus de condensação: na interfase está na forma de cromatina (menos condensado, importante para que haja síntese e transcrição, permitindo que a maquinaria de replicação tenha acesso ao DNA) e na divisão celular está na forma de cromossomo. 
 O DNA é uma dupla fita helicoidal anti-paralela (uma no sentido 3’-5’ e a outra 5’-3’ -> OBS.: essa ‘ representa a posição do carbono na pentose), formado por bases nitrogenadas e pentoses (que é uma desoxirribose). Qual a diferença da composição do RNA para a composição do DNA? A presença da uracila, e a formação de outra pentose, transformando a desoxirribose em ribose. 
 O que é epigenética? É a diferenciação da expressão dos genes, porque todas as nossas células são geneticamente idênticas, mas são epigeneticamente diferentes, ou seja, a célula hepática expressa genes diferentes do neurônio, por exemplo, mas ambas têm o mesmo material genético
 A replicação do DNA é semiconservativa, porque para ocorrer replicação a dupla fita precisa separa. As bases nitrogenadas têm combinações específicas: onde: A-T (duas pontes de hidrogênio) e G-C (três pontes de hidrogênio). Na replicação essas pontes de hidrogênio se quebram, separando as fitas, para que cada fita sirva de molde para uma nova fita ser feita. Por conta do pareamento específico, a fita nova é idêntica à fita antiga complementar. 
 OBS.: lembrar que a duplicação do DNA não é “igual a abertura de um zíper”, se fosse assim demoraria muito para esse processo acontecer. O que acontece é que vários “pedaços” do DNA serão abertos, chamados de origens de replicação, para agilizar o processo. A partir dessas origens de replicação, haverá maquinaria de replicação se ligando a essas origens, abrindo a fita para os dois lados, isso porque cada maquinaria se liga a um extremo das forquilhas de replicação (extremidades das origens de replicação). Cada origem de replicação gera duas forquilhas de replicação. Por isso a replicação do DNA é bidirecional.
 A maquinaria de replicação: todas as enzimas que estão relacionadas a replicação. Por exemplo:
· Helicase: abre a dupla hélice. 
· DNA-polimerase-3: polimeriza no sentido 5’-3’, isso porque ela só enxerga o nucleotídeo se encaixando na hidroxila e não no fosfato. OBS.: ela polimeriza, mas não inicia a polimerização, ela não consegue colocar o primeiro nucleotídeo.
· DNA-polimerase-1: degrada o primer e o substituí por nucleotídeos de DNA.
· DNA ligase: liga os fragmentos de okazaki
· DNA-topoisomerase: não deixa o DNA supercondensar durante a replicação
 Quem inicia a replicação do DNA é a enzima primase, que coloca o primer, uma sequência de nucleotídeos de RNA, na fita e só depois que a DNA-polimerase-3 começa a atuar. Como estamos replicando o DNA, esse primer não vai poder ficar na fita nova de RNA, por isso temos a DNA-polimerase-1, que degrada o primer e substitui o RNA por DNA, ela mesma degrada e ela mesma substitui. 
DNA MÃE
 Vamos ver o que acontece na forquilha: A fita de cima, tá no sentido 5’-3’, enquanto a de baixo está no sentido 3’-5’. Se a de baixo está indo para a direita, como é anti-paralela, tem que estar polimerizando no sentido 5’-3’, e assim a polimerase-3 não vai ter problemas, porque ela caminha dessa forma. Mas a fita de cima, vai dar origem a uma fita 3’-5’ para complementar a fita parental, e a polímerase-3 não corre nesse sentido. Isso se conserta. Ela vai indo na direção, mas aí volta para polimerizar, porque quando ela volta, está no sentido 5’-3’, então polimeriza um fragmento. Na fita 5’-3’ que vai para a direita, a polimeraze-3 vai formando a fita nova descontinuamente, através de fragmentos. Na fita descontinua, a PRIMASE age várias vezes, porque ela vai ter que iniciar o processo para a polimerase-3 várias vezes, a cada fragmento. Ou seja, a síntese ocorre sempre no sentido 5’->3’, sendo que uma fita será duplicada continuamente (3’->5’) e outra terá sua duplicação retardada, formando os fragmentos de Okazaki, que precisaram ser juntados depois pela DNA ligase. A polimerase só polimeriza no sentido 5’->3’. Na fita contínua a primase só coloca 1 primer, já na fita descontínua, vários primers serão colocados, a medida que a helicase vai abrindo a fita de DNA.
 As proteínas de ligação à fita simples mantem a fita estável enquanto ela está aberta. A DNA topoisomerase controla a supercondensação da fita de DNA, ela não deixa o DNA “da frente” enrolar enquanto a helicase está desenrolando outra área. 
 Quem mantém a polimerase presa à fita é um Clamp (grampo deslizante), é uma proteína. Na fita contínua ele está preso durante todo o momento, mas na fita descontínua ele fica segurando a polimerase até ela “encontrar” outro primer, terminando a replicação daquele fragmento. Ele mantém a fita simples estável.
 Nas extremidades do DNA há uma dificuldade de replicação, isso porque a maquinaria não entende que o DNA tem um filme, e não coloca o primer no finalzinho. Então uma parte fica sem replicar. Essa parte sem replicar será degradada, porque fica instável. Isso acontece dos dois lados da fita. Essa parte é o telômero, uma série de bases nitrogenadas que não contém informação genética. Por isso que ao longo das replicações o telômero vai encurtando. Quando chega no limite do telômero, a célula entra em apoptose, para que não haja degeneração do material genético. 
 Mas temos células que não podem ter limite de replicação. As células tronco não podem ter encurtamento de telômero, e para que isso não aconteça, elas expressam a telomerase, que vai colocando vários nucleotídeos, para que a maquinaria coloque o primer e replique o DNA todo, sem perder uma parte.
 As células neoplásicas precisam fazer a ativação da telomerase silenciada em células que naturalmente não expressariam essa enzima, tornando-as imortais.