REPLICAÇÃO DO DNA

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Replicação do DNA
sexta-feira, 09 de outubro
PROCESSOS MOLECULARES E GENÉTICOS
processo de replicação
· Segue modelo semiconservativo
MODOS DE REPLICAÇÃO
· Unidades de replicação são chamadas de replicons; 
· Cada uma com uma origem de replicação; 
· Replicação inicia na origem e continua até o replicon inteiro ser replicado; 
· Procarióticos – 1 origem de replicação
· Eucarióticos – várias origens de replicações
REPLICAÇÃO TETA
· Encontrado na E. coli e outras bactérias
· Dupla hélice do DNA começa a se desenrolar na origem de replicação, separando os filamentos polinucleotídeos que irão servir de moldes para sínteses de novos DNA.
· A deselicoidização da dupla hélice forma uma bolha de replicação.
· Essa bolha de replicação pode ter uma forquilha de replicação (separa as duplas hélices ao redor do núcleo) em cada ponta ou somente em uma ponta.
· Se existirem 2 forquilhas de replicação uma em cada ponta, as forquilhas progridem em ambos os sentidos (replicação bidirecional) deselicoidizando simultaneamente e replicando o DNA até que por fim se encontrem.
· Se existir somente uma forquilha de replicação, ela continua ao redor de todo o círculo para produzir duas moléculas completas de DNA circulante.
· Resultado: Os produtos da replicação teta são duas moléculas circulares de DNA. 
REPLICAÇÃO POR CIRCULO ROLANTE
· Requer a ruptura na fita de nucleotídeos para começar
· Encontrado em alguns vírus e no fator F (pequeno círculo de DNA extracromossômico que controla a reprodução)
· A replicação é iniciada por uma quebra em um dos filamentos de nucleotídeos, a quebra é feita no ponta 3' que está ligada a 5'.
· A Ponta 5' vai saindo para fora do filamento, porque está sendo empurrada por filamento novos de polinucleotídeos que estão sendo pareados com o filamento interno (não quebrado) estes novos filamentos estão ficando no lugar do filamento velho de polinucleotídeo 3'5 (ponta 5' sai igual um carretel) 
· A forquilha de replicação pode continuar ao redor do círculo várias vezes, produzindo várias DNA com sequências iguais. A cada volta completa ao redor do círculo a nova cadeia de DNA é empurrada para fora por uma outra cadeia de DNA que vai começar a ser produzida na ponta 3’
· Eventualmente, a molécula de DNA linear é cortada do círculo, resultando em uma molécula de DNA linear unifilamentar. A molécula linear faz o círculo antes ou após servir como molde para a síntese de um filamento complementar.
· Resultado: Os produtos da replicação circular são várias moléculas de DNA circular
REPLICAÇÃO EUCARIÓTICA LINEAR
· Ocorre nos seres eucariontes
· Precisa de várias origens de replicação por ter o DNA muito extenso
· A replicação é iniciada através de várias origens de replicação presente no cromossomo.
· Em cada origem de replicação o DNA se desenrola, produzindo uma bolha de replicação.
· Essa bolha contém uma forquilha de replicação em cada lado, então a síntese de DNA ocorre em ambos filamentos de polinucleotídeos e em cada ponta da bolha.
· Como as bolhas estão uma do lado da outra as forquilhas de replicação adjacentes vão se encontrar fazendo do sedimento de DNA um só (fundir o DNA).
· A replicação e a fusão de todos os réplicons levam a formação de duas moléculas idênticas de DNA.
· Resultado: Os produtos da replicação eucariótica são duas moléculas de DNA linear.
EXIGÊNCIAS DE REPLICAÇÃO
· Um molde de DNA de fita dupla; 
· Matérias-primas (substratos) a serem montadas em uma nova fita de nucleotídios; 
· Enzimas e outras proteínas que “leem” o molde e reúnem os substratos em uma molécula de DNA.
SENTIDO DA REPLICAÇÃO
· Novos nucleotídios são unidos, um de cada vez, à extremidade 3′ da fita recém-sintetizada.
· Adiciona nucleotídeos na extremidade 
3’-OH livre
· Polimerases só conseguem catalisar o crescimento da cadeia polinucleotídica no sentido 5’ – 3’
REPLICAÇÃO CONTÍNUA E DESCONTÍNUA
· Contínua: fita líder
· Descontínua: fita tardia
· Contínua em uma fita (5’ – 3’) e tardia em outra (3’ – 5’)
· FRAGMENTOS DE OKAZAKI: pedaços de nucleotídeos formados por DNA polimerase (foram iniciados por primers) que posteriormente serão ligados por DNA ligase.
ESTÁGIOS DA REPLICAÇÃO
INICIAÇÃO
· Proteínas participantes:
· Helicase abre o DNA na forquilha de replicação
· Proteínas ligadoras de fita simples recobrem o DNA ao redor do garfo de replicação para evitar que o DNA se enrole/seja degradado.
· Topoisomerase trabalha na região à frente do garfo de replicação para evitar enrolamento excessivo.
· Primase sintetiza primers de RNA complementares à fita de DNA.
ALONGAMENTO
· DNA Polimerase III – Ele só pode sintetizar novos fios na direção de 5‘ para 3’. Também ajuda na revisão e reparação do novo fio. 
· O strand, que é sintetizado na mesma direção que do garfo de replicação, é conhecido como o strand ‘leading’. O modelo para este fio é executado na direção de 3’ - 5’.
· A Polimerase tem que anexar apenas uma vez e pode continuar seu trabalho conforme o garfo de replicação avança.
· No entanto, para a cadeia que está sendo sintetizada na outra direção, que é conhecida como a cadeia “retardada”, a polimerase tem que sintetizar um fragmento de DNA.
· Então, à medida que a forquilha de replicação avança, ela precisa se reconectar ao novo DNA disponível e depois criar o próximo fragmento. Estes fragmentos são conhecidos como fragmentos de Okazaki (em homenagem ao cientista Reiji Okazaki que os descobriu).
TÉRMINO
· DNA Polimerase I – Se você se lembra, nós adicionamos um RNA primer na origem para ajudar a Polimerase a iniciar o processo. Agora, como o fio foi feito, precisamos remover o primer. É quando a polimerase I entra em cena. É preciso a ajuda da RNase H para remover o primer e preencher as lacunas.
· DNA ligase – Quando a Polimerase III está adicionando nucleotídeos ao filamento atrasado e criando fragmentos de Okazaki, às vezes deixa uma lacuna ou dois entre os fragmentos. Essas lacunas são preenchidas por ligase.
REGRAS DA REPLICAÇÃO
· A replicação é sempre semiconservativa;
· A replicação sempre inicia em sequências chamadas de origens;
· A síntese do DNA é iniciada por segmentos curtos de RNA chamados de primers;
· O alongamento das fitas de DNA é sempre na direção 5′ → 3′;
· O DNA novo é sintetizado a partir de dNTPs; na polimerização do DNA, dois grupos de fosfato são rompidos a partir de um dNTP e o nucleotídio resultante é adicionado ao grupo 3′-OH da fita crescente de nucleotídios.
· A replicação é contínua na fita líder e descontínua na fita tardia.
· As fitas novas de nucleotídios são complementares e antiparalelas em relação a suas fitas molde.
· A replicação ocorre em taxas muito elevadas e é muito precisa, graças à exata seleção de nucleotídios, revisão e reparo do pareamento errado.