Biologia Molecular - Aula 04

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Biologia Molecular
Profª. Alice Ornelas
Aula 5. REPLICAÇÃO DO DNA
•Enzimas envolvidas
• Pontos de origem de replicação
• Fita contínua e descontínua (sentido 5’-3’)
• Fragmentos de Okasaki
Importância da Replicação
Dogma Central da Biologia
• A replicação é essencial para que o DNA possa armazenar e transmitir as
informações que resultarão em todas as características de um organismo.
Replicação Semiconservativa
Cada dupla-hélice filha é composta de uma fita antiga(conservada) e uma fita nova (recém-sintetizada)
✓ A replicação produz duas moléculas completas e idênticas a partir de uma molécula de DNA 
original
Replicon: Unidade do DNA onde está 
ocorrendo um evento de replicação
Replicon:
1. Origem (replicação será iniciada) + Término (replicação termina).
2. Ativados apenas uma única vez em cada ciclo celular.
3. O genoma de uma célula procariótica constitui um único replicon,
responsável por toda replicação do DNA cromossômico.
4. Os cromossomos dos eucariotos apresentam vários replicons, ou
seja, a replicação é iniciada em diferentes regiões do DNA
simultaneamente.
Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos diferentes.
Fase S demora ~ 6hrs em uma célula somática
Eucariotos – vários replicons
Forquilhas de replicação
• Local onde a dupla fita do DNA é separada, permitindo a
replicação .
• A partir de cada origem de replicação formam-se duas
forquilhas que permitem a replicação bidirecional.
Forquilhas de replicação
Forquilhas de replicação
Replicação
Semi-conservativa e bidirecional
Requerimentos para replicação
• Nucleotídeos
• Fita molde disponível (DNA)
• Maquinaria de replicação (replissomo)
– Diferentes enzimas, que participarão das etapas de iniciação,
alongamento e terminação.
Helicases
• Para que a replicação
ocorra, é necessário, que
as duas fitas do DNA
parental sejam separadas
durante a síntese da fita
nova complementar.
• As enzimas que abrem a
hélice do DNA são as
helicases (roxo)
Proteínas SSB
• As duas fitas de DNA têm uma tendência muito grande em se
associarem, tomando a configuração de dupla fita novamente.
• As proteínas denominadas SSB (do inglês, Single Strand DNA-
Binding - proteínas ligantes a DNA de cadeia simples)
interagem com cadeias simples de DNA e as mantém
separadas e sem se dobrar sobre elas mesmas.
Proteínas SSB
Topoisomerase II (DNA girase)
• A separação das duas cadeias de uma molécula de DNA
provoca um superenrolamento da hélice na região
imediatamente à frente da forquilha de replicação.
• A estratégia usada para evitar o superenrolamento é a
introdução de cortes (nicks) em uma das cadeias do DNA,
feitos pela topoisomerase II (DNA girase)
Topoisomerase II (DNA girase)
DNA POLIMERASE ENZIMA RESPONSÁVEL PELA SÍNTESE DE DNA
• Acrescenta desoxirribonucleotídeos trifosfatados à extremidade 3’OH livre do
nucleotídeo anterior.
Fita molde
Direção 
crescimento 5’ 
→ 3’
Fita filha
Fita molde
Fita filha
Deoxirribonucleotídeo 
trifosfatado
Fita molde
Fita filha
DNA polimerase
Deoxirribonucleotídeo 
trifosfatado
Fita molde
Fita filha
Fita molde
Fita filha
Características das DNA polimerases
1. Não são capazes de iniciar síntese de
novo. Precisam de 3’ OH livre fornecido
pelo iniciador (primer);
2. Necessidades de íons de Mg2+ (cofator);
3. Acrescentam nucleotídeos à fita recém
sintetizada obedecendo o pareamento
de bases com a fita molde
(Complementaridade de Bases).
Características das DNA polimerases
4. Remoção de nucleotídeos: 
atividade polimerásica (5’→ 3’) replicação
atividade exonucleolítica (3’→ 5’) revisão
5’ 3’
Enzima fiel com 
frequência de erro de 
~ 10-5 a 10-6
Atividade revisora!!!
DNA polimerase de E. coli
• DNA pol I: polimerase (5’→3’), exonuclease (3’→5’) e
exonuclease (5→3’).
– Seu principal papel é na revisão e correção de possíveis
erros;
• DNA pol II: polimerase (5’→3’) e exonuclease (3’→5’).
– Seu principal papel é na revisão e correção de possíveis
erros;
• DNA pol III: polimerase (5’→3’) e exonuclease (3’→5’).
– É a responsável pela replicação dos cromossomos de E.coli.
SÍNTESE DE INICIADORES
Proteína envolvida
Primase → sintetiza iniciador (primer 
de RNA) utilizando a fita molde.
Primase: sintetiza 
primer de RNA
SÍNTESE DAS NOVAS FITAS
Proteína envolvida
DNA polimerase III → sintetiza as novas 
fitas.
DNA pol III: sintetiza as 
novas fitas
Síntese da nova fita a partir do iniciador (primer)
A T C G G C C A A T T G C 
T A G C C G G T T A A C G 
A T C G G C C A A T T G C 
T A G C C G G T T A A C G 
Síntese da nova fita a partir do iniciador (primer)
A replicação se dá nas 2 fitas, em sentidos opostos, porém SEMPRE na direção 5’  3’.
3’
5’
Primer ou iniciador
DNA Helicase
5’ 3’
Fita contínua (líder)
Fita descontínua (tardia)
5’
5’3’
3’
No caso da fita descontínua, iniciadores de RNA são produzidos ao longo de todo o processo 
pela DNA primase.
5’
3’3’ 5’
DNA Pol III
Primase
DNA Helicase
Fita contínua: DNApol III tem mesmo sentido de polimerização que o sentido da forquilha
5’ 3’
Os fragmentos sintetizados na fita descontínua são chamados de Fragmentos de Okazaki.
Após remoção do primer de RNA e sua substituição por DNA pela DNA Pol I (atividade 
exonucleotídica e polimerásica), os fragmentos são ligados pela DNA ligase 
5’
3’
DNA Helicase
5’ 3’
5’
3’
5’3’
Mecanismo de ação da DNA ligase
• Catalisa o fechamento covalente dos cortes no DNA inseridos pela DNA Pol I durante a
remoção dos primers de RNA utilizando energia do ATP.
• Ligações Fosfodiéster!!!!