Replicação e reparo

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Replicação e reparo 
Instituições operacionais a vida 
• Em abril de 1953, James Watson e Francis Crick agitaram a comunidade 
cientifica com um modelo de dupla-hélice para a estrutura do ácido 
desoxirribonucleico. 
• Os fatores de hereditariedade de Gregor Mendel e os genes em 
cromossomos de Thomas Hunt Morgan são, na verdade, compostos por 
DNA. 
• De todas as moléculas da natureza, os ácidos nucleicos são inigualáveis na 
habilidade de controlar a própria replicação. 
• A semelhança da prole com os pais baseia-se na replicação precisa do 
DNA e na sua transmissão de uma geração para a próxima 
• A informação hereditária do DNA controla o desenvolvimento de nossas 
características bioquímicas, anatômicas, fisiológicas e, até certo ponto, 
comporta 
Estrutura e função do DNA 
• O DNA é um polímero de nucleotídeos, formado por três componentes: 
uma base nitrogenada, um açúcar e um grupo 
• A base pode ser Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) ou Citosina (C) A,G 
PURINAS (Dois anéis) C,T PIRIMIDINA (Um anel) A=32,8%, T=32,1%; 
G=17,7% e C=17,3% (Chargaff) 
• As pontes de hidrogênio entre as bases mantêm as cadeias unidas 
• A dupla hélice é decorrente das características químicas, com bases 
voltadas para o interior e esqueleto de acúcar-fosfato para o exterior. 
• O grupo fosfato de um nucleotídeo está ligado ao açúcar do próximo 
• As duas cadeias principais açúcar-fosfato são antiparalelas (com direções 
opostas) e a hélice faz um giro completo a cada 3,4 nm ao longo do seu 
comprimento. 
• A – T / G – C : Watson e Crick chegaram a essa característica fundamental 
do DNA por tentativa e erro de acordo com as características encontradas 
na difração de raios X. 
 
− Purina + purina = Muito largo 
− Pirimidina + pirimidina = muito estreito 
− Purina + pirimidina = largura consistente com os dados de difração por 
raios x. 
− A = T e C = G 
Replicação do DNA 
O princípio básico: Segundo Watson e Crick 
• O DNA é um par de moldes, um complementar ao outro. 
(Semiconservativo) 
• Antes da duplicação as ligações de hidrogênio são rompidas, e as duas 
cadeias destorcidas e separadas 
• No fim são obtidos dois pares de cadeias e a sequência de pares de bases 
terá sido duplicada com exatidão 
• A replicação inicia em pontos especiais chamados de origens de replicação. 
• Proteínas iniciam o processo separando as fitas em bolhas de replicação 
que prosseguem nas duas direções. 
• Em cada extremidade da bolha está a forquilha de replicação em for 
• Helicases, proteínas de ligação à fita simples, topoisomerases, primase, 
Polimerase I e III e DNA-ligase auxiliam na replicação. 
Síndrome de bloom: 
Quadro clínico: 
TUMORES 
Aparecimento de cânceres em idade mais precoce. 
Hipersensibilidade 
Aparecimento de manchas quando exposto ao sol. 
Baixa estatura 
Nascem com 2Kg<45cm e tem estatura final de 148cm. 
Etiologia: 
Monogênica 
De Herança autossômica 
dominante. 
Gene BLM 
Que codifica a proteína 
DNA helicase. 
Instabilidade genômica 
A inatividade do gene leva a um defeito na reparação do DNA 
Replicação do DNA 
Sintetizando nova fita de DNA 
• Primase: Pequena porção de RNA (Primer) com 5 a 10 nucleotídeos par 
• DNA polimerase I e III: Catalisam a síntese do novo DNA pela adição de 
nucleotídeos a uma cadeia preexistente 
• Taxa de elongação: Cerca de 500 nucleotídeos por segundo em 
bactérias e 50 por segundo em células hum 
Síntese da fita líder 
 
Elongação descontínua 
• As duas extremidades de uma fita de DNA são diferentes antiparalelas, ou 
seja, têm sentidos opostos 3’!5’ e 5’!3 
• Em função da sua estrutura, as enzimas DNA-polimerases só podem 
adicionar nucleotídeos à extremidade 3’ 
• A fita retardada é sintetizada de forma descontinua, em uma série de 
fragmentos. 
• Fragmentos de Okazaki: 100 a 200 nucleotídeos de extensão em 
eucariotos. 
• As PRIMASES sintetizam os primers de RNA, onde em seguida a DNA pol. 
III dá início a fabricação dos fragmentos de Okazaki com DNA pol. I 
ajustando o RNA 
 
Tricodiostrofia 
Deficiência de enxofre 
Nos cabelos e nas unhas, o que resulta em seu estado quebradiço 
Autossômico recessivo 
Pais portadores tem filhos com chances de 25% 
Mutações 
Genes ERCC3 (XPB) e ERCC2 (XPD) 
Sem predisposições 
Ao câncer como outras doenças hereditárias. 
Quadro clínico 
Crescimento atrasado e retardo mental, além de fotossensibilidade cutânea 
Diagnóstico 
Exames laboratoriais d! cabelo, microscopia d luz polarizante 
Função das proteínas na replicaçãoHelicase: Desenrola a dupla-hélice parental 
na forquilha de replicação. 
DNA polimerase I e III: Sintetiza uma nova fita de DNA e remove os nucleotídeos 
de RNA por nucleotídeos de DNA. 
Proteína ligase: Liga e estabiliza cadeias de DNA fita simples, até que elas 
consigam ser utilizadas como fitas-molde. 
Topoisomerase: Alivia a tensão na região anterior a forquilha de replicação, por 
meio da quebra, da torção e da religação das fitas de DNA 
Primase: Sintetiza um iniciador de RNA na extremidade 5’ da fita-l!der e na 
extremidade 5’ de cada fragmento de Okazaki da fita descontinua. 
DNA-ligase: Liga os fragmentos de Okazaki da fita descont!nua e o fagmento 
inicial da fita líder. 
Reparação do DNA 
Erros iniciais de pareamento ocorrem na taxa de um a cada 10 5 nucleotídeos 
As DNA-polimerases comparam cada nucleotídeo com seu molde no momento 
em que são covalentemente ligados a cadeia nascente 
o reparo de malpareamento, enzimas removem e substituem nucleotídeos 
pareados erroneamente, resultantes de erros na replicação. 
Já no reparo por excisão de nucleotídeos as enzimas consertam danos genéticos 
causados por agentes externos, como no caso da exposição ao sol. 
Reparo por excisão de nucleotídeos: 
 
Síndrome de Cockayne 
Causa 
Mutações (em 35% ERCC6 e 65% no ERCC8) cromossomo 10. 
Achados semiológicos 
transtornos de fotossensibilidade atraso grave do desenvolvimento físico, retardo 
mental, microcefalia, envelhecimento prematuro, perda auditiva, morte precoce. 
Apresenta três subtipos 
Cockayne I ou Classic (Desenvolve-se na infância – morte aos 20 e 30 anos), 
Cockayne II ou grave (Morte antes dos 10 anos), Cockayne III ou mais suave 
(aparecimento com idade mais avançada). 
Teste diagnóstico 
Identifica uma falha na síntese de RNA após a irradiação UV Reparo do DNA 
As proteínas CSB e CSA são responsáveis pelo processo de excisão de 
nucleotídeos, preferencialmente os dímeros de ciclobutano e pirimidina. 
Implicações no Câncer 
Polimorfismos no gene ERCC6 foram relacionados ao risco de câncer de bexiga 
e pulmão. Já na posição Rs1917799, com câncer gástrico. 
Significado evolutivo das alterações de DNA. 
Replicação exata: 
e o reparo de danos ao DNA são importantes para o funcionamento do organismo 
e para a transmissão do genoma completo e correto para as ge 
Taxa de erro: Extremamente baixa, mas pode ocorrer 
Uma vez replicado... a alteração da sequencia de DNA é permanente na molécula-
filha que tem o nucleotídeo incorreto, e em todas 
Mutação: A grande maioria dessas alterações é inócua ou nociva, mas uma 
pequena porcentagem 
Xeroderma pigmentoso 
Distribuição mundial 
1 afetado para cada 200.000 indivíduos. 
Autossômico recessivo 
Portanto, para qualquer casal com uma criança afetada, o risco de que uma 
segunda criança venha a apresentar XP é de 25%. 
Mutação genética 
Genes envolvidos no reparo de DNA: XPA, ERCC3, XPC, ERCC2, DDB2, ERCC4 
e ERCC5 
Existem mais de 10 tipos 
provavelmente, cada uma representa um defeito em um ou mais genes 
específicos. 
Quadro clínico 
Dependendo do gene afetado e do tipo de mutação, pode ser mais leve ou 
grave. 
Teste Genético 
Não é realizado teste de rotina nestes pacientes. Requer biópsia para coleta de 
células. 
 
 
nt 
 
 
 
 
 
 
 
 
Síndrome de Blo