Resumo - Proliferação Celular

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Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
PROBLEMA 1 – ABERTURA: 
O DNA E OS CROMOSSOMOS: 
ESTRUTURA E FUNÇÃO DO DNA: 
Uma molécula de ácido desoxirribonucleico 
(DNA) é formada por duas cadeias longas de 
polipeptídios formadas por quatro tipos de 
subunidades nucleotídicas, cadeias essas 
conhecidas como fitas de DNA. Essas 
estruturas são antiparalelas (“de ponta 
cabeça”) em relação umas com as outras, 
sendo unidas por ligações de hidrogênio. 
 
Os nucleotídeos são formados por pentoses 
(açúcares de cinco carbonos) ligadas a um 
ou mais grupos fosfatos e a uma base 
contendo nitrogênio. Para o DNA, o açúcar é 
uma desoxirribose ligada a um único grupo 
fosfato, tendo como opões de bases a 
adenina (A), citosina (C), guanina (G) ou 
timina (T). Esses compostos estão atrelados 
aos fosfatos de forma covalente e alterada, 
criando assim a cadeia principal, que se 
assemelha a um colar, tendo como “contas” 
a projeção das bases, cujas siglas por vezes 
representam todo o nucleotídeo. 
 
A dupla-hélice de DNA, estrutura 
tridimensional característica desse 
composto, é decorrente das características 
químicas e conformacionais de suas duas 
cadeias de nucleotídeos. Uma vez que essas 
duas fitas são mantidas unidas por ligações 
de hidrogênio em suas bases, todas as 
bases estão voltadas para o interior, e a 
cadeia principal de açúcar-fosfato encontra-
se na porção externa. O pareamento das 
bases é feito de forma que purinas 
(estruturas com dois anéis) se liguem 
sempre a pirimidinas (apresentam só um 
anel). Assim, A sempre forma par com T, e 
G, com C. Essa relação entre bases 
complementares permite que os pares sejam 
dispostos em um arranjo energético mais 
favorável no interior da estrutura. Nessa 
organização, cada par de bases possui uma 
largura similar, mantendo a estrutura 
alternada a intervalos regulares ao longo de 
toda a fita. 
 
Para potencializar a eficiência do 
empilhamento dos pares de bases, as duas 
cadeias principais de açúcar-fosfato 
enrolam-se uma sobre a outra, formando 
uma dupla-hélice orientada à direita, que 
completa uma volta a cada 10 pares de base. 
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O encaixe dos pares de bases na estrutura 
do DNA somente ocorre se as fitas estiverem 
dispostas de forma antiparalela, ou seja, 
somente se suas polaridades forem opostas. 
Graças a essa intrincada estrutura, os 
elementos que compõem uma fita serão 
sempre complementares àqueles presentes 
na outra sequência. 
 
A ação do DNA para a propagação genética 
hereditária está intimamente relacionada a 
sua estrutura de fitas complementares, pois 
cada um desses componentes pode agir 
como um molde do outro, copiando 
prontamente suas informações. Desse 
processo de replicação irão surgir duas fitas 
complementares, idênticas àquelas 
presentes na fila original 
 
A mensagem expressa por determinado 
segmento da dupla-hélice de DNA 
corresponde ao “reflexo” de seus 
nucleotídeos organizados em série, que se 
alinham a aminoácidos inseridos numa 
cadeia de proteínas. A correspondência 
entre as combinações específicas que criam 
cada uma das 20 variações de aminoácidos 
forma o código genético, que por sua vez é 
expresso através de uma série de processos 
em que a célula converte a sequência 
nucleotídica de um gene primeiro numa 
sequência de nucleotídeos na molécula de 
RNA e, então, na sequência de aminoácidos 
de uma proteína. 
Todo o conteúdo de informações genéticas 
de um organismo é denominado genoma, 
responsável por codificar todos os 
compostos sintetizáveis ao longo da vida de 
um determinado organismo. Além de permitir 
essa estratificação, é com base nesse 
compêndio e nos mecanismos de splicing 
gênico que são produzidas as diversas 
proteínas que formam o corpo, em número 
bem maior que aquelas inicialmente 
formadas diretamente pelos dados 
genéticos. 
Em seres eucariotos, o DNA se restringe ao 
núcleo celular, que é recoberto por um 
envelope de duas membranas lipídicas 
concêntrica, com poros que permitem a troca 
de moléculas entre essa região e o 
citoplasma. Esse envelope está diretamente 
ligado ao chamado retículo endoplasmático, 
que se estende do núcleo ao citoplasma. A 
lâmina nuclear permite que as já citadas 
camadas se mantenham estáveis, 
fornecendo apoio por meio de uma malha 
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delgada localizada logo abaixo da membrana 
nuclear interna. 
 
DNA CROMOSSÔMICO: 
Cada cromossomo é formado por uma única 
molécula extensa de DNA linear junto a 
proteínas responsáveis por enovelar esse 
material numa estrutura mais compacta. 
Além desses compostos, importantes para o 
modelamento do material genético, tais 
estrutura também se relacionam com outros 
compostos proteicos e com RNA, 
necessários para a expressão gênica, 
replicação e reparo do DNA. O complexo que 
engloba todos esses materiais densamente 
empacotados se chama cromatina, visto que 
apresenta grande capacidade de coloração. 
Cada núcleo celular humano contém duas 
cópias de cada cromossomo, uma materna e 
outra, paterna, com exceção dos gametas e 
de alguns poucos tipos celulares que não 
podem se multiplicar ou não possuem DNA 
(como as hemácias e plaquetas). Os 
cromossomos de um par são chamados de 
homólogos. O único par que não apresenta 
um homólogo (complementar) é o formado 
pelas informações sexuais do macho, que 
possuem conformação X (herdada da mãe) 
e Y (oriunda do pai). Dessa forma, cada 
célula humana contém um total de 46 
cromossomos, com 22 pares compartilhados 
por homens e mulheres, e um que os 
distingue (XY nos indivíduos do sexo 
masculino e XX nos indivíduos do sexo 
feminino). 
 
A identificação e determinação de todas 
essas informações é denominada cariótipo, 
representação que permite observar a 
morfologia símile regular entre cromossomos 
homólogos, detectando, seja pela coloração 
ou pelo padrão das bandas, a presença de 
translocações ou deleções. 
A complexidade de um organismo é por 
vezes relacionada à extensão de seu 
genoma, porém nem todo esse comprimento 
é “útil”, havendo, em plantas e animais, uma 
enorme quantidade de DNA intercalante com 
função pouco conhecida, mas que tem papel 
fundamental para a expressão adequada dos 
genes. Esse material excessivo apresenta 
papel relevante para os eucariotos, que 
precisam ser ativados e desativados de 
acordo com instruções complexas ao longo 
do desenvolvimento. 
Após a divulgação do genoma humano em 
2004, características marcantes deste foram 
identificadas, como a existência de uma 
porção codificadora muito reduzida (cerca de 
1,5% do volume genômico). Outro ponto de 
destaque é o grande tamanho médio dos 
genes formadores, que apresentam 
segmentos pequenos de nucleotídeos 
entremeados por DNA não codificador. 
Nesse sentido, as sequências capazes de 
produzir proteínas ou RNA são denominadas 
éxons, ao passo que as porções 
intercaladas, não codificadoras, são 
conhecidas como íntrons. A maioria dos 
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genes humanos, portanto, é formada por 
uma longa sequência alternada de éxons e 
íntrons, com prevalência desses últimos. 
Além desses segmentos, cada gene está 
associado a sequências de DNA regulador, 
responsáveis por assegurar que cada gene 
será ativado e desativado no devido tempo, 
expresso no nível adequado e apenas em 
determinados tipos celulares. 
 
De forma a compor um cromossomo 
funcional, uma molécula de DNA deve ser 
capaz de se replicar, e as cópias replicadas 
devem ser separadas e divididas de forma 
adequada entre as duas fitas filhas. Esse 
processo ocorre por meio do ciclo celular, 
que segmenta a duplicação dos 
cromossomos e sua separação entre as 
duas células-filhas conforme critérios 
temporais. Durante a interfase, fase de longa 
duração, os genes são expressos e os 
cromossomossão replicados, mantendo as 
réplicas unidas, sob a forma de cromátides-
irmãs. Nesse período, os cromossomos 
estão estendidos e sua cromatina está 
disposta no núcleo sob a forma de longas 
linhas enroladas, inviabilizando a 
visualização dessas estruturas. Apenas 
durante um breve intervalo na mitose os 
cromossomos são condensados, permitindo 
que as duas cromátides se separem e sejam 
distribuídas aos núcleos-filhos. É nesse 
período que os cromossomos são melhor 
visualizados, uma vez que apresentam DNA 
intensamente enovelado. 
 
Após a replicação do DNA, as duas 
cromátides-irmãs permanecem unidas uma 
à outra e, com a progressão do ciclo celular, 
são mais condensadas para produzir 
cromossomos mitóticos. A presença de uma 
segunda sequência especializada de DNA, 
chamada de centrômero, permite que cópias 
de cada cromossomo sejam dirigidas às 
células-filhas no momento da divisão celular. 
Nessa estrutura surge um complexo proteico 
denominado cinetocoro, que liga o fuso 
mitótico aos cromossomos duplicados, 
permitindo que eles sejam separados. 
Uma terceira sequência especializada de 
DNA forma os telômeros, extremidades dos 
cromossomos. Essas estruturas contêm 
sequências nucleotídicas repetidas, o que 
favorece a replicação cromossômica 
eficiente. Os telômeros também 
desempenham o papel de diferenciadores 
entre cromossomos e moléculas de DNA 
quebradas que necessitam de reparo pela 
célula. 
 
As proteínas que se ligam ao DNA e formam 
os cromossomos em células eucariotas são 
divididas em duas classes: as histonas e as 
proteínas cromossômicas não histonas. O 
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complexo dessas duas classes de proteínas 
associado ao DNA nuclear é conhecido 
como cromatina. 
As histonas são responsáveis pela forma de 
organização mais básica do cromossomo, 
compondo o nucleossomo. Ao romper o 
núcleo celular interfásico, a maior parte da 
cromatina parece estar na forma de uma 
fibra que, quando desenrolada, permita a 
observação de “contas em um colar”. O colar 
é o DNA, e cada conta é uma “partícula do 
cerne do nucleossomo”, que consiste em 
DNA enrolado em um núcleo de histonas. 
 
Cada partícula do cerne nucleossômico 
consiste em um complexo de oito histonas, 
com duas de cada tipo (H2A, H2B, H3 e H4) 
e a fita dupla de DNA, com 147 nucleotídeos 
de comprimento. Assim, o octâmero de 
histonas forma uma base de proteínas sobre 
a qual se enovelam as fibras de material 
genético. 
 
Mesmo que a interação entre nucleossomo e 
fibras de DNA seja intrínseca e forte, é 
necessário certo grau de afrouxamento entre 
seus segmentos, permitindo assim que esse 
“novelo” de material genético possa ser 
manipulado durante a leitura dessas fitas, o 
que ocorre por meio de complexos de 
remodelagem da cromatina dependentes de 
adenosina trifosfato. Esses complexos, ao 
hidrolisar sequencialmente o ATP, permite 
que os nucleossomo se movam 
(deslizamento), expondo assim fragmentos 
de DNA, que podem sofrer ação de diversas 
proteínas celulares. 
 
Alguns complexos de remodelagem, quando 
ligados a “chaperonas de histonas”, 
permitem a retirada integral ou parcial de 
componentes do nucleossomo. 
 
Para formar a cromatina, no entanto, esses 
nucleossomos devem ser compactados, o 
que acontece principalmente por 
empilhamento, garantindo assim a formação 
de DNA bastante agrupado. Tal organização 
é decorrente das ligações nucleossomo-
nucleossomo que envolvem as caudas das 
histonas, especialmente a cauda da H4. 
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Outro fator importante é a presença de uma 
histona adicional, a H1, maior do que as 
frações do cerne, sendo consideravelmente 
menos conservada na evolução. Uma única 
molécula H1 liga-se a cada nucleossomo, 
fazendo contato com o DNA e com a 
proteína, e alterando a direção primeiro 
quando ele sai do nucleossomo, auxiliando a 
compactar a estrutura. 
 
CROMATINA: 
A cromatina, fita de DNA altamente 
compacto presente no núcleo celular, 
apresenta duas apresentações distintas 
durante a interfase: uma forma altamente 
condensada, chamada de heterocromatina, 
e uma estrutura menos condensada, 
chamada de eucromatina. 
 A heterocromatina representa uma forma 
compacta especial, cujas propriedades 
moleculares não são bem conhecidas. Ela é 
grandemente concentrada em algumas 
regiões específicas, principalmente nos 
centrômeros e telômeros, mas também é 
encontrada em outros sítios, que variam 
conforme a etapa fisiológica da célula. 
Nessa conformação, o DNA normalmente 
contém poucos genes, com a maior parte 
sendo desligada durante o processo de 
conversão da eucromatina. Assim, a 
heterocromatina não deve ser considerada 
uma forma de agrupar o DNA “morto”, e sim 
como um modo de descrever domínios 
compactos de cromatina são 
excessivamente resistentes à expressão 
gênica. 
Graças a uma sequência de quebras e 
religações, segmentos eucromáticos podem 
ter sua capacidade gênica suprimida ao 
serem alocados próximos a uma estrutura 
heterocromática, fenômeno denominado 
efeito posicional. Uma vez silenciado, essa 
região será transformada em 
heterocromatina, que, por sua vez será 
herdada por toda a descendência celular. Tal 
condição é presente em mulheres, que 
apresentam um processo aleatório de 
determinação do cromossomo X que será 
inativado, ainda no início do período 
embrionário, perpassando essa 
característica para todas as células filhas. 
Dessa forma, os organismos adultos 
apresentam um mosaico de células 
diferentes, porém sem expressão genética. 
 
Observando esse comportamento, nota-se 
que heterocromatina gera mais 
heterocromatina. Tal feedback positivo pode 
atuar tanto de forma espacial, causando a 
propagação do estado de heterocromatina 
pelo cromossomo, como temporalmente, por 
meio das gerações. 
As cadeias laterais, principalmente a cauda 
das histonas, são susceptíveis à ação de 
diversas reações conformacionais que 
modificam a ligação covalentes dessas 
estruturas, como a acetilação de lisinas, a 
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(mono, di ou tri) metilação de lisinas, e a 
fosforilação de serinas. 
Essas mudanças são todas reversíveis, 
sendo ativadas em diversas fases da vida 
celular, sendo a principal delas a transcrição 
celular. Algumas vezes, no entanto, as 
modificações covalentes permanecem nos 
nucleossomos por muito tempo após o 
desaparecimento dos fatores de transcrição 
que as induziram, fornecendo à célula, 
portanto, uma memória de seu 
desenvolvimento, que pode, bem como no 
efeito posicional, repassar para as células 
filhas essas alterações. 
A modulação de histonas é constantemente 
avaliada, dada a importância de suas 
consequências. A acetilação de lisinas nas 
caudas N-terminais afrouxa a estrutura da 
cromatina, em parte porque esse processo 
remove sua carga positiva, reduzindo a 
afinidade entre caudas e os nucleossomos 
adjacentes. O efeito mais significativo desse 
fenômeno, no entanto, é sua capacidade de 
recrutar outras proteínas específicas ao 
segmento de cromatina modificado. De 
forma genérica, as proteínas recrutadas 
atuam junto com as “novas histonas” para 
determinar como e quando os genes serão 
expressos, além de outras funções 
cromossômicas. 
Além da possibilidade de alteração de 
ligações covalentes, as histonas podem se 
diferenciar de acordo com a inserção de 
compostos distintos, criando assim variantes 
de histonas já prontas, no período de 
intérfase. Todo esse processo é mediado por 
meio de complexos de remodelagem 
dependentes de ATP, que promove a ligação 
do composto a sítios específicos, de forma 
seletiva. 
Algumas dessas combinações são 
conhecidas por possuírem significados 
específicos na célula, podendo determinar 
quando e como o DNA presente nos 
nucleossomos poderá ser acessado ou 
manipulado, criandoassim um “código de 
histonas”. Alguns exemplos dessas marcas 
são indicadores de replicação recente de 
cromatina, dano genômico e determinantes 
de expressão gênica. Diversas proteínas 
reguladoras contêm pequenos domínios que 
se ligam a essas regiões específicas e as 
reconhecem com base no agente indutor da 
alteração. O resultado disso é um complexo 
de leitura que permite que uma combinação 
de alterações na cromatina atraia outras 
proteínas para executar uma função 
biológica específica no momento certo. 
 
As marcas nos nucleossomos são 
constantemente removidas e adicionadas a 
velocidades que dependem da localização 
cromossômica. Como as caudas das 
histonas projetam-se para fora do cerne 
nucleossômico, elas parecem propiciar um 
formato adequado para criar marcações que 
podem ser facilmente modificadas de acordo 
com a necessidade da célula. 
Esse processo de “escrita” e “leitura” de 
marcas no nucleossomo pode ser 
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disseminado ao longo do cromossomo, pois 
a proteína indutora da marcação pode ativar 
automaticamente a proteína de leitura, que, 
numa reação em cadeia, dissemina a marca 
por meio da excitação de diversos 
complexos semelhantes. É possível também 
observar a ocorrência desse fenômeno em 
sentido inverso, quando as alterações são 
sequencialmente deletadas em decorrência 
da super ativação enzimática. 
 
Para evitar que esses processos afetem 
outras estruturas genéticas adjacentes, 
algumas sequências de DNA indicam o limite 
do domínio da cromatina, separando regiões 
codificadoras distintas. A essas estruturas 
moduladoras é dado o nome de sequência 
de barreira, fundamentais para a engenharia 
genética. 
O mecanismo para formação de barreiras de 
DNA pode evolver tanto a ancoragem a um 
poro celular, ligações proteicas fortes e 
estáveis, quanto enzimas removedoras de 
marcas de nucleotídeos, mecanismos estes 
que impedem a propagação da 
heterocromatina, por exemplo. 
 
A herança epigenética das alterações 
cromossômicas envolve um intrincado 
processo colaborativo, no qual a porção 
modificada replicada atrai, por trofismo 
celular, estruturas afins, permitindo que esse 
estímulo seja constantemente reforçado ao 
longo das diferentes gerações de células, de 
forma análoga a uma semeadura. Isso é o 
que ocorre, por exemplo, com a cromatina 
centromérica (CENP-A), que é resultante de 
alterações na histona H3. 
 
A ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS: 
Os cromossomos plumosos, encontrados 
durante a preparação para a meiose do 
oócito, são claramente visíveis, sendo 
organizados em uma série de grandes alças 
de cromatina que se projetam a partir de um 
eixo linear. Nesses cromossomos, uma 
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determinada alça contém a mesma 
sequência de DNA que permanece 
estendida da mesma forma à medida que o 
oócito se desenvolve. Esses cromossomos 
estão produzindo grandes quantidades de 
RNA, e a maioria dos genes presentes nas 
alças de DNA está sendo expressa. 
Entretanto, a maior parte do material 
genético não está nas alças, mas sim 
condensada no eixo do cromossomo, onde 
os genes normalmente não são expressos. 
 
Mesmo que essa representação seja 
associada ao oócito na interfase, tal 
organização em alças pode ser aplicada a 
diversos tipos de células em seres 
eucariotos. A principal diferença reside no 
fato de que os cromossomos plumosos são 
maiores e, portento mais fáceis de serem 
identificados. 
Nota-se que, na interfase, as alças de 
cromatina, inicialmente bastante dobradas, 
se expandem e ocupam um volume maior 
quando um gene contido nelas é expresso. 
 
A posição de um gene no interior do núcleo 
é alterada quando este é muito expresso. 
Assim, áreas excessivamente transcritas às 
vezes são encontradas fora de seu território 
cromossômico, de forma semelhante a uma 
alça. O núcleo é muito heterogêneo, com 
regiões funcionais distintas para as quais 
determinados segmentos de cromossomos 
podem se mover, caso sejam sujeitos a 
diferentes processos bioquímicos. 
 
O nucléolo é o local da célula destinado à 
formação de ribossomos, bem como o sítio 
onde muitas outras reações especializadas 
ocorrem. Ele consiste em uma rede de RNAs 
e proteínas concentradas em torno dos 
genes de RNA ribossômico ativamente 
transcritos. Outras estruturas que também 
modulam o ambiente intracelular são os 
corpos de Cajal e os aglomerados de 
grânulos de intercromatina. Todos esses 
compostos podem criar ambientes 
bioquímicos distintos pela imobilização de 
determinados tipos de macromoléculas, de 
forma análoga à que ocorre no envelope e na 
lâmina nuclear. 
 
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Esses subcompartimentos formados dentro 
do núcleo promovem a atração de diversas 
moléculas específicas, que irão se ligar de 
forma estável às proteínas presentes no 
enovelado de cromatina. Tais ambientes são 
formados apenas quando há necessidade e 
criam uma alta concentração local de 
diversas enzimas e moléculas de RNA 
necessárias a um determinado processo. 
 
Ainda dentro do núcleo, mesmo após vários 
processos de extração bioquímica, ainda 
resta uma estrutura insolúvel, a matriz 
nuclear/de suporte, geralmente provenientes 
da formação de compartimentos fibrosos, 
como mencionado anteriormente. 
Os cromossomos de quase todas as células 
eucariotas tornam-se bastante visíveis 
durante a mitose, quando formam espirais e 
produzem estruturas altamente 
condensadas, o que modifica grandemente a 
forma desse componente. As duas 
moléculas de DNA produzidas na replicação 
interfásica são dobradas separadamente, 
produzindo duas cromátides-irmãs, unidas 
pelos centrômeros. Esses cromossomos 
normalmente são recobertos por várias 
moléculas, incluindo grandes quantidades de 
complexos proteína-RNA. Uma vez 
removidos esses materiais, cada cromátide 
pode ser vista como alças organizadas de 
cromatina que emanam de uma estrutura 
central. 
 
A ordem das características visíveis ao longo 
de um cromossomo mitótico reflete, 
grosseiramente, a ordem dos genes 
dispostos nessa molécula de DNA. 
A condensação dos cromossomos mitóticos 
pode, desse modo, ser vista como o nível 
final da hierarquia de compactação 
cromossômica. 
 
O processo de condensação dos 
cromossomos interfásicos em sua forma 
mitótica é deflagrado no início da fase M e 
está intimamente relacionado à progressão 
do ciclo celular. Durante essa etapa, a 
expressão gênica é suspensa, e ocorrem 
modificações específicas nas histonas que 
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auxiliam na reorganização da cromatina 
enquanto ela é compactada. Duas classes 
de proteínas em forma de anel, chamadas 
coesinas e condensinas, auxiliam nesse 
enovelamento. 
Esse mecanismo é extremamente 
organizado e dinâmico, apresentando papel 
crucial em ao menos dois processos da 
replicação celular. Na metáfase, quando a 
condensação é completada, as cromátides-
irmãs estão desemaranhadas umas das 
outras e dispostas lado a lado, permitindo 
sua fácil separação por meio dos fusos 
mitóticos. A segunda atribuição da 
compactação de material genético se dá por 
meio da proteção de moléculas de DNA, 
relativamente frágeis contra quebras no 
momento da separação entre as células-
filhas. 
O CICLO CELULAR: 
Uma célula se reproduz ao executar uma 
sequência organizada de eventos em que ela 
duplica seu conteúdo e, então, divide-se em 
duas. Esse ciclo de duplicação e divisão, 
denominado ciclo celular, é o mecanismo 
essencial pelo qual todos os seres vivos se 
reproduzem. 
Os detalhes do ciclo celular variam entre 
organismos e até mesmo entre as fases da 
vida de um mesmo ser vivo. Certas 
características, contudo, são universais: no 
mínimo, a célula deve executar sua tarefa 
fundamental, que é passar as informações 
genéticas para a próximageração celular. 
Para produzir duas células-filhas 
geneticamente idênticas, o DNA de cada 
cromossomo deve primeiro ser fielmente 
replicado para produzir duas cópias 
completas de si mesmo. Os cromossomos 
formados devem então ser segregados para 
as novas células, assim cada uma recebe 
uma cópia completa do genoma. Além disso, 
a maioria das células também duplica suas 
outras organelas e macromoléculas, 
mantendo assim constância de tamanho ao 
longo de múltiplas replicações. 
Esses processos (duplicação e migração) 
definem as duas principais fases do ciclo 
celular. O primeiro ocorre durante a fase S 
(síntese de DNA), que requer de 10 a 12 
horas e ocupa cerca de metade do tempo do 
ciclo celular de um mamífero típico. Depois 
desse estágio, a segregação do material 
genético e a divisão celular se desenvolvem 
na fase M (mitose), que dura muito menos 
tempo (menos de 1 hora nos mamíferos). 
Essa última fase compreende dois eventos 
principais, a divisão nuclear, ou mitose, 
durante a qual os cromossomos copiados 
são distribuídos para as células-filhas, e a 
divisão citoplasmática (citocinese), quando a 
própria célula se divide em duas. 
 
Ao fim da fase S, as moléculas de DNA em 
cada par de cromossomos duplicados se 
entrelaçam e se unem fortemente por meio 
de ligações proteicas especializadas. No 
começo da mitose, no estágio de prófase, as 
duas moléculas de DNA são gradativamente 
desembaraçadas e condensadas 
cromátides-irmãs, que permanecem ligadas 
por meio da coesão. Quando há o 
rompimento do envelope nuclear, esses 
bastonetes ficam ligados ao fuso mitótico, 
grande organização bipolar de microtúbulos, 
que desvia os bastonetes para polos 
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opostos. Por fim, as cromátides alinham-se 
na placa equatorial do fuso durante a 
metáfase. A destruição da coesão dos 
cromossomos no início da anáfase irá 
separar seus constituintes, que são puxadas 
para polos opostos do fuso. Em seguida, tal 
estrutura se desfaz e os cromossomos 
segregados são empacotados em núcleos 
separados na telófase. Então, a citocinese 
cliva a célula em duas, de forma que cada 
célula-filha herde um dos dois núcleos, 
formando assim estruturas independentes. 
 
A maioria das células necessita de muito 
mais tempo para duplicar seu material 
genético, proteínas e organelas do que 
duplicar seus cromossomos e se dividir. 
Dessa forma, de modo a reservar mais 
tempo para essa fase de crescimento, a 
maioria dos ciclos celulares possui fases de 
intervalo, compondo um ciclo clássico 
eucarionte em 4 fases: G1, S, G2 e M. Seus 
três primeiros componentes são, em 
conjunto, denominados como interfase. O 
crescimento celular ocorre ao longo do ciclo 
celular, exceto durante a mitose, momento 
de divisão do conteúdo replicado. 
 
As duas fases de intervalo são mais que um 
retardo temporal para crescimento, mas sim 
uma oportunidade para que a célula monitore 
o ambiente interno e externo a fim de se 
assegurar as condições ideais e a 
integridade da preparação antes que a célula 
se comprometa com as principais 
transformações da fase S e da mitose. Nesse 
sentido, a fase G1 é especialmente 
importante, tendo duração variável conforme 
os sinais intra e extracelulares. Caso o meio 
externo apresente condições desfavoráveis, 
a célula pode entrar em um estado de 
repouso especializado conhecido como G0, 
sendo mantida nesse estágio até que a 
proliferação seja novamente estimulada. 
Muitas células, no entanto, ficam 
permanentemente em G0 até que elas ou o 
organismo morram. 
Se as condições extracelulares são 
favoráveis e os sinais para crescer e se 
dividir estão presentes, as células no início 
de G1 ou G0 avançam até um ponto de 
comprometimento próximo ao fim de G1 
conhecido como início ou ponto de restrição. 
Uma vez passado esse ponto, as células se 
comprometem com a replicação do DNA, 
mesmo que os estímulos iniciais sejam 
removidos. 
CONTROLE DO CICLO CELULAR: 
O sistema de controle do ciclo celular age de 
forma similar a um cronômetro, liberando o 
desenvolvimento de cada fase numa 
sequência estabelecida. Na maioria das 
células, esse sistema é responsivo a 
informações recebidas dos processos que 
controla. Se algum mau funcionamento 
impede a conclusão bem-sucedida da 
síntese de DNA, por exemplo, sinais são 
enviados ao sistema de controle para 
retardar a progressão da fase M. Tais 
atrasos permitem que o maquinário celular 
seja reparado e também previnem desfechos 
negativos decorrentes da progressão 
desmedida, como, de acordo com o exemplo 
anterior, cromossomos replicados de forma 
incorreta. 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
O sistema de controle é baseado numa série 
de interruptores bioquímicos, cada um dos 
quais sendo responsável por iniciar um 
evento específico do ciclo celular. Esse 
conjunto possui muitas características 
importantes, responsáveis por aumentar 
tanto a precisão como a confiabilidade da 
progressão do ciclo. Esses interruptores 
geralmente são binários (ativo/inativo), 
deflagrando eventos de maneira completa e 
irreversível. O sistema de controle do ciclo 
celular é intenso e confiável, seja devido a 
mecanismos de reserva ou a outras 
características que permitam sua operação 
de maneira eficiente sob várias condições, 
mesmo que alguns componentes falhem. Por 
fim, esse mecanismo é altamente adaptável, 
sendo modificado para se adequar a tipos 
celulares específicos e para responder a 
sinais específicos. 
Na maior parte das células, todo esse ciclo é 
controlado por três importantes pontos de 
transição. O primeiro é o Início (ponto de 
restrição) no final de G1, anteriormente 
mencionado. O segundo é a transição de G2 
para M, onde o sistema de controle dispara 
um evento mitótico precoce que leva ao 
alinhamento de cromossomos no eixo 
equatorial durante a metáfase. O terceiro é a 
transição entre metáfase e anáfase, no qual 
o sistema de controle estimula a separação 
das cromátides-irmãs, levando à conclusão 
da mitose e da citocinese. Caso sejam 
apontados problemas dentro ou fora da 
célula, esse conjunto de mecanismos 
impede a progressão em cada uma dessas 
etapas. Similarmente, se as condições 
extracelulares não são apropriadas à 
proliferação celular, o ponto de restrição será 
bloqueado, impedindo que ocorra a divisão 
do material genético até a posterior 
estabilização do meio. 
 
Os principais componentes do sistema de 
controle do ciclo celular são membros de 
uma família de cinases conhecidas como 
cinases dependentes de ciclinas (Cdks). As 
atividades dessas enzimas aumentam e 
diminuem à medida que a célula avança no 
ciclo, causando mudanças na fosforilação de 
proteínas intracelulares que iniciam ou 
regulam os principais eventos do ciclo 
celular. 
As mudanças cíclicas na atividade das Cdks 
são controladas por uma intrincada 
organização de enzimas e outras proteínas. 
As ciclinas são as mais importantes dessas 
reguladoras de Cdks, pois a menos que 
estejam fortemente ligadas a uma ciclina, 
elas não têm atividade de cinase. As 
modificações cíclicas nos níveis das 
proteínas ciclinas resultam no agrupamento 
e ativação cíclicos dos complexos ciclina-
Cdk nos estágios específicos do ciclo celular. 
De acordo com a fase de ativação no ciclo 
celular, são identificados 4 tipos de ciclinas, 
porém 3 deles são imprescindíveis a 
qualquer célula, a saber: 
 G1/S-ciclinas: ativam Cdks no final de 
G1, ajudando a desencadear a 
progressão ao Início, resultando no 
comprometimento à entrada no ciclo 
celular. Seus níveis diminuem na fase S; 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
 S-ciclinas: se ligam a Cdks após o Início, 
estimulando a duplicação dos 
cromossomos. Os níveis das S-ciclinas 
permanecem elevados até a mitose, 
podendo inclusive contribuir em alguns 
dos eventos iniciais dessafase; 
 M-ciclinas: são responsáveis por 
favorecer a transição entre G2 e a fase M, 
havendo redução em seus níveis na 
metade da mitose. 
 
Na maior parte das células também há um 
outro tipo de enzima catalizadora, a G1-
ciclina, que tem papel regulador sobre a 
G1/S-ciclina. 
Para se ligar às ciclinas, existem 4 
variedades de Cdks, duas interagindo com 
ciclinas G1, uma com ciclinas G1/S e S, e 
uma com ciclinas S e M, formando 
complexos como G1-Cdk, G1/S-Cdk, S-Cdk 
e M-Cdk. 
 
Na ausência de ciclinas, o sítio ativo na 
proteína Cdk é parcialmente obstruído por 
uma alça proteica, porém na presença do 
composto esse prolongamento se afasta do 
ponto de ligação, resultando em uma 
ativação parcial da enzima Cdk. A ativação 
total do complexo se dá quando uma outra 
cinase, a cinase ativadora de Cdk (CAK), 
fosforila um aminoácido próximo à entrada 
do sítio ativo da Cdk. Isso causa uma 
pequena mudança conformacional que 
aumenta ainda mais a atividade da Cdk pela 
cinase, permitindo a fosforilação eficiente de 
suas proteínas-alvo, induzindo assim 
eventos específicos do ciclo celular. 
 
Além da disponibilidade de cinases, outros 
mecanismos podem ajudar a modular a ação 
da Cdk. A fosforilação de um par de 
aminoácidos na cavidade do sítio ativo da 
cinase pela enzima Wee1 inibe a atividade 
das Cdks, enquanto a desfosforilação 
desses sítios por uma fosfatase conhecida 
como Cdc25 aumenta sua capacidade de 
ação, importante principalmente no início da 
mitose. 
A ligação de proteínas inibidoras Cdk (CKIs) 
inativa complexos ciclina-Cdk, uma vez que 
causa alterações morfofuncionais em seu 
sítio ativo. As células usam as CKIs 
principalmente para moderar a ação de 
G1/S-Cdks e S-Cdks no início do ciclo 
celular. 
 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
A progressão entre metáfase-anáfase é 
desencadeada não pela fosforilação 
proteica, mas pela degradação de proteínas, 
levando aos estágios finais da divisão 
celular. O principal regulador desse processo 
é o complexo promotor da anáfase, ou 
ciclossomo (APC/C), membro da família 
enzimática de ubiquitinas-ligase, que 
poliubiquitinam proteínas-alvo específicas, 
resultando na sua degradação em 
proteossomos. 
O APC/C catalisa a ubiquitinação e a 
destruição de dois tipos principais de 
proteínas. A primeira é a securina, que 
protege as ligações proteicas que mantêm os 
pares de cromátides-irmãs unidos no início 
da mitose, ativando assim a protease que 
separa as cromátides-irmãs e desencadeia a 
anáfase. As S-ciclinas e as M-ciclinas são os 
segundos principais alvos do APC/C. A 
destruição dessas substâncias inativa a 
maioria das Cdks da célula, resultando em 
muitas proteínas fosforiladas por Cdks da 
fase S ao início da mitose sendo 
desfosforiladas por várias fosfatases na 
célula em anáfase. Essa desfosforilação de 
alvos das Cdks é necessária para a 
conclusão da fase M, incluindo as etapas 
finais da mitose e citocinese. 
 
Seguindo sua ativação na metade da mitose, 
APC/C permanece ativa em G1 para 
fornecer um período estável de Cdk inativa. 
Quando o G1/S-Cdk é ativada na fase final 
de G1, o ciclossomo torna-se inativo, 
permitindo, um acúmulo da ciclina no 
próximo ciclo celular. 
O sistema de controle do ciclo celular 
também utiliza de outra ubiquitina-ligase, 
chamada SCF, que tem como principal 
função ubiquitinar certas proteínas CKI em 
durante a porção terminal de G1, ajudando, 
a controlar a ativação de S-Cdks e a 
replicação de DNA. A SCF é também 
responsável pela destruição das ciclinas 
G1/S na fase S inicial. 
 
Ambos os compostos representam grandes 
complexos de multissubunidades que 
possuem componentes em comum, mas que 
são regulados de forma distinta. As 
modificações na atividade de APC/C durante 
o ciclo celular são decorrentes da relação 
com sua subunidade ativadora (Cdc20 na 
metade da mitose e Cdh1 a partir do final da 
mitose através de G1 precoce), que são 
responsáveis por guiar o ciclossomo a suas 
proteínas-alvo. A atividade de SCF depende 
das subunidades ligadas ao substrato 
chamadas proteínas F-box. Contudo, 
diferentemente da atividade do APC/C, a 
atividade da SCF é não é constante durante 
o ciclo celular. Em vez disso, a ubiquitinação 
pela SCF é controlada por mudanças no 
estado de fosforilação de suas proteínas-
alvo, uma vez que as subunidades de F-box 
reconhecem somente proteínas específicas 
fosforiladas. 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
 
Quando as condições para a proliferação 
celular são adequadas, vários sinais 
estimulam a ativação de G1-Cdk, que por 
sua vez favorece a expressão de genes que 
codificam G1/S-ciclinas e S-ciclinas. Dessa 
forma, a ativação resultante de G1/S-Cdk 
controla a progressão através do Início da 
transição. As G1/S-Cdks desencadeiam uma 
onda de atividade das S-Cdks, que inicia a 
duplicação dos cromossomos na fase S e 
também contribui para alguns eventos 
iniciais da mitose. Então, a ativação de M-
Cdk dispara a progressão através da 
transição de G2/M e eventos da mitose 
inicial, levando ao alinhamento de pares de 
cromátides-irmãs na placa equatorial do eixo 
mitótico. Finalmente, a APC/C, junto ao seu 
ativador Cdc20, dispara a degradação de 
securinas e ciclinas, desencadeando a 
separação de cromátides-irmãs e a 
segregação e finalização da mitose. Quando 
a mitose está completa, múltiplos 
mecanismos colaboram na supressão da 
atividade das Cdks, resultando em um 
período estável, representado por G1. 
 
FASES DO CICLO CELULAR: 
FASE S: 
A duplicação dos longos cromossomos 
eucariontes é um processo complexo que 
demanda tempo, ocupando, portanto, uma 
fração importante do ciclo celular. A longa 
molécula de DNA de cada cromossomo deve 
não apenas ser precisamente duplicada, 
mas o empacotamento das proteínas que 
cercam cada região daquele DNA também 
deve ser multiplicado, assegurando que as 
células-filhas herdem todas as 
características da estrutura cromossômica. 
A replicação do cromossomo cria dois 
problemas para a célula. Em primeiro lugar, 
esse processo deve ocorrer com extrema 
precisão, visando minimizar o risco de 
mutações na próxima geração de células. 
Em segundo lugar, cada nucleotídeo do 
genoma deve ser copiado apenas uma vez, 
a fim de evitar os efeitos danosos da 
amplificação gênica. 
A replicação do DNA é iniciada nas origens 
de replicação, estão espalhadas por 
numerosos locais em cada cromossomo. 
Durante a fase S, a replicação do DNA é 
iniciada nessas regiões quando a helicase de 
DNA desenrola a dupla-hélice e as enzimas 
da replicação se ligam às duas fitas-molde 
simples. Isso leva à fase de alongamento da 
replicação, quando a maquinaria de 
replicação se distancia da origem em duas 
forquilhas de replicação. 
Para garantir ocorrência única a cada ciclo 
celular, a fase de iniciação da replicação do 
DNA é dividida em duas etapas distintas, que 
ocorrem em momentos diferentes do ciclo 
celular. O primeiro passo ocorre na mitose 
tardia e G1 inicial, quando um par de 
helicases de DNA inativas se ligam à origem 
de replicação, formando um grande 
complexo, chamado de complexo pré-
replicativo ou pré-RC. Essa etapa pode ser 
chamada de licenciamento das origens de 
replicação, pois a iniciação da síntese de 
DNA ocorre somente em origens que contêm 
um pré-RC. O segundo passo ocorre na fase 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
S, quando tais enzimas são ativadas, 
resultando no desenrolamento do DNA e no 
início da síntese deste. Uma vez que a 
origem de replicação tenha sido iniciada 
nessa via, as duas helicases se movem para 
fora da origem na forquilha de replicação, e 
a origem não pode ser reutilizada até que 
uma nova pré-RC seja adicionada no final da 
mitose. 
 
Um importante fator para o controle desse 
processo é o complexo de reconhecimento 
da origem (ORC),que se liga às origens de 
replicação no decorrer do ciclo celular. Na 
mitose tardia e em G1 precoce, as proteínas 
Cdc6 e Cdt1 agem junto ao ORC para ligar 
as helicases inativas ao DNA, perto da 
origem, permitindo assim a formação do pré-
RC. 
No início da fase S, S-Cdk desencadeia a 
ativação da origem pela fosforilação 
específica de proteínas iniciadoras, as quais 
promovem a formação de um grande 
complexo proteico que ativa a helicase de 
DNA e recruta a maquinaria para síntese de 
DNA. Outra proteína-cinase chamada DDK 
também é ativada na fase S e ajuda a 
desencadear a ativação da origem pela 
fosforilação específica de subunidades da 
helicase de DNA. 
De forma simultânea ao início da replicação 
de DNA pelo complexo S-Cdk, muitos 
mecanismos impedem a ligação de novos 
pré-RC. A fosforilação de S-Cdk inibe 
proteínas ORC e Cdc6. A inativação do 
APC/C no final de G1 também ajuda a evitar 
a formação do pré-RC. Na mitose tardia e G1 
precoce, APC/C desencadeia a degradação 
de um inibidor da Cdt1 chamado geminina, 
permitindo, assim, que esse composto seja 
ativado. Quando APC/C é inativada em G1 
tardia, a geminina é acumulada, inibindo os 
compostos-alvo que não estão ligados a 
moléculas de DNA. Também, a associação 
de Cdt1 com uma proteína na forquilha de 
replicação ativa, estimula a degradação 
desse composto. 
 
Nessas várias vias, a formação de pré-RC é 
impedida da fase S à mitose, assegurando, 
assim, que cada origem seja ativada apenas 
uma vez por ciclo celular. A recomposição 
dessa forma de controle se dá no final da 
mitose, quando a ativação do APC/C leva à 
inativação das Cdks e à degradação da 
geminina. Nesse sentido, ORC e Cdc6 são 
desfosforiladas e a Cdt1 é ativada, 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
permitindo a formação do pré-RC para 
preparar a célula para a próxima fase S. 
Ao final da fase de síntese de DNA, cada 
cromossomo replicado consiste em um par 
de cromátides-irmãs idênticas, ligadas uma à 
outra ao longo de sua extensão. Essa 
coesão é responsável por garantir uma 
mitose bem-sucedida, pois facilita bastante a 
ligação das duas cromátides-irmãs a polos 
opostos do fuso mitótico. Esse processo é 
intimamente dependente das coesinas, que 
se ligam a vários sítios nas fitas 
cromossomais após sua duplicação, 
formando anéis que circundam esses 
processos. 
 
MITOSE: 
Após a conclusão da fase S e do intervalo 
G2, a célula será fortemente abalada pela 
fase M, durante a qual as cromátides-irmãs 
são separadas e distribuídas para o par de 
núcleos-filhos, cada um com sua própria 
cópia do genoma. A mitose é 
tradicionalmente dividida em cinco etapas, 
prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e 
telófase, definidas de acordo com a 
aparência dos cromossomos ao 
microscópio. Uma vez concluída a mitose, o 
segundo principal evento da fase M, a 
citocinese, divide a célula em duas metades, 
cada uma com um núcleo idêntico. 
De um ponto de vista de regulação, a mitose 
pode ser dividida em duas partes principais, 
cada uma influenciada por componentes 
distintos do sistema de controle do ciclo 
celular. Primeiro, um aumento abrupto na 
atividade de M-Cdk na transição G2/M 
desencadeia eventos no início da mitose 
(prófase, prometáfase e metáfase). Durante 
esse período, a M-Cdk e várias outras 
cinases mitóticas fosforilam uma série de 
proteínas, formando o fuso mitótico e 
permitindo sua ligação aos pares de 
cromátides-irmãs. A segunda parte principal 
da mitose começa na transição entre 
metáfase e anáfase, quando o APC/C 
provoca a degradação da securina, liberando 
uma protease que cliva a coesina e, com 
isso, inicia a separação das cromátides-
irmãs. O APC/C também promove a 
degradação de ciclinas, levando à inativação 
das Cdks e à desfosforilação de seus alvos, 
o que é necessário a todos os eventos do 
final da fase M, inclusive a conclusão da 
anáfase, a dissociação do fuso e a 
segmentação celular. 
 
MECANISMOS DE REPLICAÇÃO DO DNA: 
FORMAÇÃO DE NOVAS FITAS DE DNA E O 
GERENCIAMENTO DE ERROS: 
A replicação do DNA ocorre em todos os 
organismos antes de cada divisão celular, 
tendo como base o uso de um DNA-molde, 
obtido através da separação das fitas 
helicoidais. Esse processo expõe os grupos 
doador e aceptor das ligações de hidrogênio 
em cada base do DNA, permitindo o 
pareamento com o nucleotídeo livre a ser 
incorporado e alinhando-o para a 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
polimerização catalisada pela DNA-
polimerase na nova cadeia. 
 
A forquilha de replicação é uma estrutura em 
formato de Y que percorre a dupla-hélice de 
DNA usada como matriz para a duplicação 
do material genético, contando com um 
complexo de enzimas, dentre as quais está a 
DNA-polimerase, permitindo assim a síntese 
de material para as novas fitas. 
A replicação do material genético pela 
forquilha se dá apenas em sentido 5’-3’, uma 
vez que as fitas se encontram numa relação 
antiparalela, e a DNA-polimerase somente 
age nesse sentido. O crescimento no sentido 
3’-5’ é mediado por meio de fragmentos de 
Okazaki, que se juntam posteriormente à 
consolidação da nova cadeia replicada, 
causando o crescimento retardado de sua 
fita. 
 
Logo, a forquilha de replicação possui uma 
estrutura assimétrica. A fita-filha de DNA 
sintetizada continuamente é denominada 
fita-líder, ou fita contínua, criada diretamente 
pela DNA-polimerase. Sua síntese precede 
levemente a formação da fita retardada, ou 
fita descontínua. Nessa última, a direção da 
polimerização dos nucleotídeos é oposta à 
direção do crescimento da cadeia de DNA, 
evidenciando que apenas o tipo de 
polimerase 5’ para 3’ é usado na replicação 
de material genético. 
A alta fidelidade da replicação do DNA 
depende não apenas do pareamento entre 
as bases complementares, mas também de 
vários mecanismos de “correção” que atuam 
de forma sequencial para retificar qualquer 
pareamento incorreto que possa ter ocorrido, 
evitando sua incorporação ao código 
genético final. 
A DNA-polimerase realiza a primeira etapa 
da correção, que ocorre imediatamente 
antes da adição covalente de um novo 
nucleotídeo à cadeia em crescimento. O 
nucleotídeo correto tem uma maior afinidade 
pela polimerase em movimento em 
comparação ao incorreto, devido a maior 
afinidade energética. Além disso, nesse 
intervalo a enzima precisa sofrer uma 
alteração conformacional que promova um 
ajuste do encaixe com o sítio de ligação. 
Como essa alteração ocorre mais 
prontamente com o pareamento correto do 
que com o incorreto, a polimerase pode 
verificar a geometria exata do pareamento de 
bases antes de catalisar a adição do novo 
nucleotídeo. 
A próxima reação de correção de erro, 
conhecida como correção exonucleolítica, 
ocorre de forma quase instantânea após a 
(rara) adição de nucleotídeos incorretos à 
cadeia crescente. As DNA-polimerases são 
altamente específicas para os tipos de 
cadeias de DNA que alongam, necessitando 
de um pareamento de bases previamente 
formado, com extremidade 3’-OH, de uma 
fita iniciadora (iniciador). As moléculas mal 
pareadas não servem como molde eficiente 
porque a polimerase tem dificuldades em 
alongar a fita. Assim, as DNA-polimerases 
irão agir por outros domínios para estimular 
a remoção das frações incorretamente 
anexadas. Essa exonuclease de correção de 
erro 3’-5’ remove qualquer nucleotídeo não 
pareado ou mal pareado na extremidade do 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
iniciador, processo que continua até que um 
número suficiente de nucleotídeos seja 
removido, período após o qual ocorrerá a 
regeneração de uma extremidade terminal 
3’-OH corretamente pareada capaz de 
reiniciar a síntese de DNA. 
 
De forma oposta ao que ocorre com o DNA, 
erros na síntese de RNA não são passados 
para a próxima geração, e as moléculas com 
defeitos ocasionais nãotêm maior 
relevância. As RNA-polimerases são 
capazes de iniciar novas cadeias 
polinucleotídicas sem um iniciador, o que 
não ocorre com o DNA. 
 
Na fita-líder, apenas um iniciador é 
necessário para o início da replicação, pois 
uma vez que a forquilha de replicação esteja 
estabelecida, a DNA-polimerase é 
continuamente apresentada à extremidade 
da cadeia com o pareamento ao qual irá 
adicionar novos nucleotídeos. No lado 
descontínuo da forquilha, por outro lado, 
cada vez que a DNA-polimerase completa 
um pequeno fragmento de Okazaki, ela deve 
novamente iniciar a síntese de um fragmento 
completamente novo em um sítio mais 
adiante na fita-molde. A DNA-primase, 
enzima que utiliza ribonucleosídeos trifosfato 
para sintetizar pequenos iniciadores de RNA 
na fita retardada, permite maior dinamização 
desse processo. 
Como o iniciador de RNA contém um 
nucleotídeo corretamente pareado com um 
grupo 3’-OH em uma extremidade, ele pode 
ser estendido pela DNA-polimerase a partir 
desse ponto, iniciando um fragmento de 
Okazaki, cuja síntese termina quando a 
DNA-polimerase encontra o iniciador de RNA 
ligado à extremidade 5’ do fragmento 
anterior. Para produzir uma cadeia contínua 
de DNA a partir de vários fragmentos na fita 
retardada, um sistema especial de reparo 
atua rapidamente para retirar o iniciador de 
RNA e substituí-lo por DNA. 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
A seguir, uma enzima chamada de DNA-
ligase liga a extremidade 3’ do novo 
fragmento de DNA à extremidade 5’ do 
fragmento anterior, completando o processo. 
Esse processo, ainda que truncado, 
apresenta o melhor “custo-benefício” para a 
célula, uma vez que os iniciadores de RNA já 
marcam eventuais pontos incorretos como 
cópias suspeitas, passíveis de remoção. 
 
Para que a síntese de DNA ocorra, a dupla-
hélice de DNA deve ser aberta (desnaturada) 
à frente da forquilha de replicação, 
permitindo o pareamento entre os 
nucleosídeos e fosfatos com a fita-molde. No 
entanto, essa estrutura é bastante estável 
sob condições normais, sendo necessárias 
temperaturas altas, quase 100ºC, para 
separar as fitas em testes. Por essa razão, 
duas proteínas de replicação adicionais, as 
DNA-helicases e as proteínas ligadoras de 
DNA de fita simples, são necessárias para 
promover a desnaturação da cadeia 
helicoidal e conseguinte acesso aos moldes 
usados pela polimerase. 
As DNA-helicases são impulsionadas pela 
fita simples de DNA por meio da hidrólise 
cíclica de ATP. Ao encontrar uma região de 
dupla-hélice, o deslocamento continua, 
dessa vez contando com a remoção das 
ligações entre os nucleosídeos. Esses tipos 
de enzimas podem estar presentes em 
ambos os sentidos da fita, embora seja mais 
prevalente a do tipo 5’-3’. 
 
As proteínas ligadoras de fita simples de 
DNA (SSB), também denominadas proteínas 
desestabilizadoras de hélices, ligam-se 
fortemente e de maneira cooperativa para 
expor fitas simples de DNA sem encobrir 
suas bases, que permanecem disponíveis 
como moldes. Essas proteínas são 
incapazes de abrir de forma direta uma longa 
hélice de DNA, mas auxiliam as helicases, 
estabilizando a conformação distorcida e de 
fita simples. Também, por meio de ligação 
cooperativa, elas cobrem e estendem as 
regiões de DNA de fita simples, que ocorrem 
a todo momento no molde da fita retardada, 
e evitam a formação de pequenos grampos 
(ligações entre uma mesma fita de DNA) que 
se formam rapidamente em estruturas de fita 
simples e podem afetar a síntese de DNA 
pela polimerase. 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
Em sua maioria, as DNA-polimerases, por si 
só, sintetizam somente um pequeno 
segmento de nucleotídeos e logo se 
dissociam do DNA-molde. A tendência à 
rápida dissociação da molécula de DNA 
permite que essa enzima seja reciclada 
rapidamente e possa iniciar a síntese do 
próximo fragmento de Okazaki na mesma fita 
retardada. Essa rápida dissociação, no 
entanto, poderia dificultar a síntese de longas 
fitas de material genético, porém isso é 
remediado por meio de uma proteína auxiliar 
(chamada de PCNA) que atua como uma 
cinta deslizante. Essa cinta mantém a 
polimerase firmemente associada ao DNA 
enquanto está em movimento, mas a libera 
tão logo a polimerase encontre uma região 
de DNA de fita dupla. 
No molde da fita-líder, a DNA-polimerase em 
movimento está fortemente ligada à cinta, e 
as duas permanecem associadas por um 
longo tempo. A DNA-polimerase sobre o 
molde da fita retardada também utiliza a 
cinta, porém cada vez que a polimerase 
alcança a extremidade 5’ do fragmento de 
Okazaki anterior, ela será liberta da cinta e 
se dissociará do molde. Essa molécula de 
polimerase então se associa a uma nova 
cinta montada sobre o iniciador de RNA do 
próximo fragmento de Okazaki, reiniciando o 
processo. 
 
Mesmo que os mecanismos para replicação 
do DNA sejam vistos isoladamente, é 
necessário ressaltar que sua ação ocorre de 
forma simultânea, de forma análoga a uma 
máquina de costura, liderada pela DNA-
helicase e prontamente seguida pela DNA-
polimerase, iniciadores de RNA, SSB e pela 
cinta deslizante. 
 
Na fita retardada, a maquinaria de replicação 
de DNA abandona um grande número de 
fragmentos de Okazaki não ligados, que 
ainda contêm segmentos de RNA que 
iniciaram a síntese a partir das extremidades 
5’. Esse material será removido, com o 
espaço por ele deixado sendo preenchido 
por material de reparo de DNA. 
Sendo observado o mecanismo básico para 
detecção e correção de erros, ainda é 
necessário saber qual fita de material 
genético alterar, diferenciando fita-molde e 
filha. Esse processo pode ser facilitado por 
meio da constatação de que a fita retardada 
de DNA recém-sintetizada contém quebras 
temporárias (ainda não unidas pela DNA-
ligase), chamadas de quebras de fita-
síntese, que fornecem o sinal que direciona 
o sistema de correção de mal pareamento à 
estrutura correta. 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
EMARANHAMENTO DE DNA E DNA-
TOPOISOMERASES: 
O deslocamento da forquilha de replicação 
ao longo da fita dupla de DNA dá origem ao 
“problema do enrolamento”, no qual as fitas 
parentais devem ser separadas e 
desenroladas para permitir a replicação, 
expondo seus nucleotídeos. Inicialmente, 
esse desenrolamento pode ser obtido pela 
rotação acelerada de todo o cromossomo à 
frente da forquilha em movimento, porém, 
isso promove prejuízo energético e causa 
supertorção do material. Esse último 
percalço pode ser mitigado pela ação de 
DNA-topoisomerases, enzimas de ação 
reversível que se ligam a fosfatos da cadeia 
principal de DNA, que será regenerada 
quando a proteína for liberada. 
Um tipo de topoisomerase, chamado de 
topoisomerase I, produz uma clivagem 
temporária na fita simples, permitindo que as 
duas porções da hélice de DNA, formadas 
dos dois lados da quebra, girem livremente 
uma em relação à outra, usando a ligação 
fosfodiéster na fita oposta à quebra como 
ponto de suporte. 
 
Um segundo tipo enzimático, a 
topoisomerase II, forma uma ligação 
covalente com ambas as fitas da hélice de 
DNA ao mesmo tempo, formando uma 
quebra de fita dupla temporária na hélice. 
Essas enzimas são ativadas em áreas nas 
quais duas duplas hélices foram cruzadas 
uma sobre a outra, como as produzidas por 
superespirais à frente de uma forquilha de 
replicação. Uma vez que a molécula de 
topoisomerase II liga-se a um desses sítios 
de cruzamento, a proteína utiliza a hidrólise 
do ATP para executar, de maneira eficiente, 
um conjunto de reações: clivagem reversível 
de uma dupla-hélice, criando uma “abertura” 
no DNA; passagem da segunda dupla-hélice, 
que está próxima, pela abertura; e religação 
da quebra e dissociação do DNA. Desta 
forma, as topoisomerases do tipo II podem 
aliviar a tensão do superenrolamento 
Júlia Figueirêdo– PROLIFERAÇÃO CELULAR 
formada à frente da forquilha. Seu 
mecanismo de reação também permite que 
as topoisomerases do tipo II separem dois 
círculos entrelaçados de DNA de maneira 
eficiente. 
 
INÍCIO E FINAL DA REPLICAÇÃO DO DNA EM 
CROMOSSOMOS: 
Para iniciar a replicação do DNA, a dupla-
hélice deve primeiramente ser aberta e as 
duas fitas separadas de forma a expor as 
bases não pareadas. Esse processo é 
deflagrado por enzimas específicas, que 
rompem momentaneamente a estrutura 
helicoidal do material genético. 
As posições onde a hélice inicialmente é 
aberta são chamadas de origens de 
replicação. Essas áreas são mais propensas 
ao rompimento tanto pela maior avidez de 
ligação com proteínas específicas desse 
processo, como também pela presença de 
um maior número de ligações mais frágeis. 
Experimentos demonstram que entre 30 mil 
e 50 mil origens de replicação são utilizadas 
cada vez que uma célula humana se divide, 
porém o genoma humano possui muitas 
outras origens em potencial, e diferentes 
tipos celulares usam diferentes combinações 
de origens. Isso pode permitir que a célula 
coordene suas origens ativas com outras 
características de seus cromossomos como 
a expressão seletiva de seus genes. Esse 
excesso também fornece uma “reserva de 
segurança” caso a origem principal falhe. 
O término da forquilha de replicação se dá 
apenas quando elas chegam às 
extremidades cromossomais, validando a 
operação independente dessas estruturas, 
que podem gerar hélices-filhas completas. 
A REPLICAÇÃO DE DNA NO CICLO CELULAR: 
Durante o crescimento rápido, as bactérias 
replicam o seu DNA quase de forma 
contínua, o que não ocorre na maior parte 
das células de eucariotos, que apresentam 
período de crescimento limitado à fase S do 
ciclo celular. Ao término dessa etapa, cada 
cromossomo foi replicado e produziu duas 
cópias completas, que permanecem unidas 
pelo centrômero até a fase mitótica, a 
próxima do ciclo. 
A fase S normalmente dura cerca de 8 horas 
nas células de mamíferos, em oposição ao 
tempo médio de 1 hora gasto pela forquilha 
para realizar esse percurso. Isso sugere que 
as origens de replicação não são todas 
ativadas simultaneamente. A maioria das 
sequências de DNA que pode atuar como 
uma origem contém um sítio de ligação para 
uma grande proteína de iniciação com 
múltiplas subunidades chamada ORC, uma 
sequência de DNA rica em A e T (maior 
facilidade em desnaturar), ou pelo menos um 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
sítio de ligação para proteínas que facilitam 
a ligação do ORC, provavelmente pelo ajuste 
da estrutura da cromatina. A garantia de 
ativação única de cada origem no processo 
de replicação celular é garantida por meio da 
formação de complexo pré-replicativos, que 
inativam a origem até o término da fase 
mitótica atual 
A duplicação cromossômica necessita não 
apenas da replicação do DNA, mas também 
da síntese de novas proteínas 
cromossômicas e sua associação ao DNA 
atrás de cada forquilha de replicação. A 
célula necessita de uma enorme quantidade 
de novas proteínas histonas para formar os 
novos nucleossomos a cada ciclo celular. 
Por isso, a maioria dos organismos 
eucariotos possui múltiplas cópias dos genes 
para cada histona, criando um repertório de 
moléculas estáveis que perduram durante 
toda a vida da célula. 
A TELOMERASE E A ESTABILIZAÇÃO DAS 
EXTREMIDADES CROMOSSÔMICAS: 
Os telômeros representam a alternativa 
eucarionte ao “problema do final de 
replicação”, no qual a fita retardada não 
conseguiria ter seu iniciador final de RNA 
substituído por DNA, permitindo a perda de 
material genético a cada replicação. Nessas 
estruturas, uma sequência de bases é 
repetida constantemente (em humanos, 
GGGTTA), sendo reconhecidas por 
proteínas ligadoras que promovem a atração 
da enzima telomerase, responsável por repor 
tal segmento a cada replicação. 
A telomerase reconhece a extremidade de 
uma sequência telomérica de DNA existente 
e a estende na direção 5’-3’, fazendo uso de 
um molde de RNA que compõe a própria 
enzima para sintetizar novas cópias da 
repetição. A parte enzimática da telomerase 
age como uma transcriptase reversa, 
produzindo DNA a partir de uma cadeia de 
RNA. Após a extensão da fita de DNA 
parental pela telomerase, a replicação da fita 
retardada na extremidade cromossômica 
pode ser completada pelas enzimas DNA-
polimerases convencionais usando essas 
extensões como molde para a síntese da fita 
complementar. 
 
Para evitar que o mecanismo de detecção de 
erros intrínseco às células conserte os 
telômeros, ocorre a exposição destes à uma 
nuclease que remove a extremidade 5’ dessa 
região, criando uma saliência que, junto à 
presença de repetições de nucleotídeos, 
forma o ambiente ideal de ação da 
shelterina, proteína que forma uma “tampa” 
ao redor do telômeros, escondendo-os dos 
detectores de lesões. Essa dinâmica é 
evidenciada pela presença de alças-t, 
“invaginações” teloméricas rumo à cadeia 
helicoidal de DNA, que agem como mais 
uma forma de proteção. 
 
As estruturas teloméricas também podem 
agir como marcadores da idade celular, uma 
vez que a diminuição de sua concentração 
no final dos cromossomos reflete o número 
de divisões já sofridas pelo composto. O 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
encurtamento dessas estruturas, no entanto, 
não é garantia do fim da atividade replicativa, 
o que pode causar a disseminação de cópias 
com material genético degradado. 
 
MECANISMOS DE REPARO E RECOMBINAÇÃO 
GÊNICA: 
REPARO DO DNA: 
A estabilidade genética de um organismo 
depende não só de sua capacidade de 
replicação celular, mas sim da possibilidade 
de corrigir prontamente as múltiplas 
variações acidentais que afetam o material 
genético. Grande parte desses fenômenos 
são temporários, pois são imediatamente 
retificados por uma série de processos 
conhecida de forma geral como “reparo do 
DNA”. 
A importância do reparo de DNA é 
evidenciada pelo grande investimento 
enzimático realizado por diversas células 
com esse fim, fato que justifica porque uma 
enorme porcentagem da capacidade 
codificadora dos genomas é dedicada 
exclusivamente às funções de correção. 
Além disso, esse mecanismo também evita a 
elevação exacerbada das taxas de mutação, 
garantindo maior estabilidade celular e, 
consequentemente, melhores chances de 
desenvolvimento corporal. Nota-se portanto, 
que a ausência da capacidade de reparo ou 
sua insuficiência pode ser a origem de 
diversas doenças. 
 
Mesmo que o DNA seja um material de 
elevada estabilidade (o que é esperado, 
dado seu papel de armazenador de 
informações genéticas), ainda é possível 
infligir-lhe alterações espontâneas em 
diversos segmentos dos nucleotídeos, que 
culminariam em mutações caso não fossem 
corrigidas a tempo. 
 
Essas retificações ocorrem a todo o tempo, 
com cada célula humana perdendo milhares 
de purinas (adenina e guanina) todos os dias 
devido à hidrólise das ligações N-glicosil à 
desoxirribose, reação espontânea 
denominada depurinação. De forma 
parecida, a desaminação espontânea de 
citosina para uracila no DNA acomete 
centenas de células diariamente. 
 
As bases do DNA também podem, 
ocasionalmente, ser danificadas por 
metabólitos reativos produzidos na própria 
célula, seja por formas reativas do oxigênio 
ou pela exposição a produtos químicos no 
ambiente, como a radiação ultravioleta solar, 
que é capaz de produzir uma ligação 
covalente entre duas pirimidinas adjacentes 
no DNA, formando dímeros de timina. Se não 
fosse esse processo de retificação e 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
estabilização constante do material genético, 
tais mutações causariam a deleção ou troca 
de pares de bases, impactando no sucesso 
da replicação celular e permitindo a 
propagação das mutações, com 
consequênciasinevitavelmente deletérias. 
 
A estrutura de dupla-hélice do DNA é 
fundamental para a potencialização das 
ferramentas de reparo, pois possui duas fitas 
isoladas capazes de codificar o material 
genético. Assim, quando uma das fitas é 
danificada, a complementar será utilizada 
para a restauração da sequência 
nucleotídica original. 
Nota-se a importância dessa conformação 
ao observar que em estruturas menos 
complexas, moldadas numa fita simples, 
como o RNA ou o DNA de vírus, a ocorrência 
de mutações é frequente, não sendo 
possível aplicar esses métodos de pronta 
correção, causando assim disseminação das 
incorreções para as demais gerações 
celulares. 
Existem múltiplas formas para reparar o DNA 
alterado, cada uma utilizando diferentes 
enzimas de ação específica para certas 
lesões. As células possuem múltiplas vias 
para o reparo do DNA, usando diferentes 
enzimas que atuam em diferentes tipos de 
lesões. Em ambas, o segmento alterado é 
removido, sendo a fita original restaurada por 
DNA-polimerases que usam como base o 
segmento não modificado, com o ponto de 
rompimento sendo remodelado pela DNA-
ligase. A diferença entre esses processos se 
dá por meio da maneira pela qual o erro é 
apagado do DNA. 
A primeira via, denominada reparo por 
excisão de bases, conta com uma bateria de 
ao menos 6 enzimas denominadas DNA-
glicosidases, cada uma apresentando 
especificidade para o reconhecimento de um 
tipo específico de base alterada no DNA 
(desaminação de Cs e As, diferentes tipos de 
bases alquiladas ou oxidadas, com anéis 
rompidos ou aquelas nas quais a ligação 
dupla entre carbonos foi acidentalmente 
convertida em uma ligação simples) e 
capacidade de catalisar sua remoção 
hidrolítica. A detecção da base acometida 
tem como ponto-chave a projeção do 
nucleotídeo para fora da hélice, mediado por 
uma enzima que permite que as glicosidases 
façam buscas por todos os lados da fita, 
observando a presença de segmentos 
alterados. Uma vez reconhecida a lesão, a 
enzima remove a base do açúcar, momento 
após o qual a DNA-polimerase insere o 
nucleotídeo adequado. O segmento “vazio” 
resultante da ação da glicosidases passa a 
ser reconhecido por uma enzima 
denominada endonuclease AP (apúrica ou 
apirimídica), capaz de segmentar a cadeia 
principal do DNA. 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
A segunda rota principal para o conserto de 
sequências de DNA é chamada de reparo 
por excisão de nucleotídeos, podendo 
corrigir acometimentos causados por 
praticamente qualquer alteração volumosa 
na estrutura da dupla-hélice de DNA. Essas 
lesões incluem aquelas decorrentes da 
ligação covalente entre bases do DNA e os 
hidrocarbonetos (ex.: benzopireno, 
carcinógeno encontrado na fumaça do 
tabaco e na exaustão do diesel) e os vários 
dímeros de pirimidinas resultantes da 
exposição à luz do sol. Nessa via, um grande 
complexo multienzimático verifica o DNA em 
busca de disfunções na dupla-hélice, ao 
invés de filtrar por modificações pontuais em 
bases. Ao encontrar um ponto lesado, a 
cadeia fosfodiéster da fita anormal é 
segmentada nos dois lados da distorção, e a 
DNA-helicase remove o nucleotídeo 
causador do distúrbio. Da mesma forma que 
no processo anterior, o intervalo decorrente 
do apagamento é suprimido por meio da 
DNA-polimerase e DNA-ligase. 
 
Em casos de acometimentos altamente 
tóxicos ou mutagênicos, uma terceira opção 
pode ser empregada, a química reversa da 
lesão de DNA, que repete, na ordem inversa, 
os fenômenos desencadeadores da lesão 
inicial (ex.: se a lesão se deu pela inserção 
de um grupo metil na base, será usado o 
processo de demetilação como solução). 
O direcionamento do processo de reparação 
pode ser realizado de forma a priorizar áreas 
com maior necessidade de conserto ou cujos 
dados tenham maior importância. Esse 
procedimento é realizado pela inserção de 
RNA-polimerase, enzima responsável pela 
transcrição de DNA em RNA, à via de reparo 
por excisão de nucleotídeos. Essa enzima 
irá, em seu percurso pela fita, parar nos 
setores de lesão de DNA e, por meio de 
proteínas acopladoras, direciona a 
maquinaria de reparo a esses locais. 
Não e somente a conformação global do 
DNA que facilita a realização de retificações, 
como também a estrutura de suas bases, 
que permite a identificação de pontos que 
demandam reparos, uma vez que a 
substituição de apenas uma base nucleica 
pode afetar o resultado proteico final, graças 
ao mecanismo intrincado de formação de 
aminoácidos. 
Em casos nos quais os danos ao DNA forem 
extremamente extensos, as medidas 
supracitadas não irão funcionar, sendo 
necessário adotar estratégias mais incisivas, 
que podem acarretar risco à sobrevivência 
celular. Polimerases de reserva, versáteis, 
porém menos precisas (polimerases 
translesão) são empregadas para replicar 
durante a lesão do DNA, uma vez que as 
enzimas altamente específicas param seu 
percurso ao encontrar segmentos 
amplamente comprometidos. 
Existem sete polimerases translesão, 
algumas capazes de reconhecer um tipo 
específico de lesão no DNA e acrescentar o 
nucleotídeo necessário para restaurar a 
sequência inicial, e outras com ação por 
meio de “chutes” bem pensados, 
especialmente frente a grandes impactos 
nas bases do molde. Esses compostos não 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
possuem atividade de correção de leitura e 
são menos rígidos do que as polimerases 
replicativas na escolha do nucleotídeo a ser 
primariamente incorporado. Possivelmente 
por meio desse comportamento, tais 
polimerases conseguem apenas implantar 
poucos nucleotídeos antes que as enzimas 
específicas possam retomar sua atividade. 
Mesmo que úteis à reorganização de fitas 
muito lesionadas, o emprego de tais 
polimerases ainda é bastante arriscado para 
a célula, sendo que essas enzimas são 
possivelmente responsáveis pela maior 
parte das mutações acumulativas de 
substituição de bases e deleção de um único 
nucleotídeo no genoma. É importante que 
essas polimerases sejam fortemente 
reguladas pela célula, sendo liberadas 
somente nos sítios da lesão no DNA, 
evitando assim danos à fita original. 
 
Uma forma de comprometimento do DNA 
que é potencialmente nociva ocorre quando 
ambas as fitas da dupla hélice são rompidas, 
não havendo uma fita molde intacta para o 
reparo. Quebras desse tipo são causadas 
por radiação ionizante, erros na replicação, 
agentes oxidantes e alguns outros 
metabólitos celulares. Se não corrigidas, 
essas lesões rapidamente culminarão na 
degradação dos cromossomos e na perda de 
genes no processo mitótico. Dois 
mecanismos distintos, no entanto, foram 
desenvolvidos para reverter essa forma de 
lesão. O mais simples é a ligação de 
extremidades não homólogas, em que as 
extremidades dos fragmentos são 
justapostas e religadas, havendo 
(normalmente) a perda de nucleotídeos no 
sítio de contato. Essa solução rápida e pouco 
sofisticada é uma resposta comum dentre, 
pois mesmo que haja uma pequena mutação 
resultante da “colagem” do DNA, essa 
mudança é frequentemente insignificante, 
acometendo apenas genes não 
codificadores. Para além desse risco, a 
ligação de extremidades não homólogas 
apresenta um outro perigo, a possibilidade 
de associação entre cromossomos distantes 
no genoma original. Como resultado dessa 
dinâmica, os cromossomos podem 
apresentar alterações morfofuncionais, 
como a ausência ou o dobro do número de 
centrômeros, estruturas essas que serão 
segregadas incorretamente na divisão 
celular. É nesse contexto eu os telômeros, 
anteriormente mencionados, evitam que as 
extremidades cromossômicas sejam 
confundidas com quebras no DNA e 
“reparadas” dessa maneira. 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
No DNA recém-sintetizado (fases S e G2) é 
possível observar outro modo de reparo de 
lesões defita dupla, no qual o conserto se dá 
por meio do uso da cromátide-irmã como 
molde de replicação, permitindo assim a 
ocorrência de uma recombinação homóloga. 
 
Para evitar que os erros no código genético 
sejam repassados para outras gerações 
celulares, um conjunto de enzimas impede 
que o ciclo celular ocorra até a conclusão do 
reparo. Assim, os bloqueios podem impedir a 
progressão da fase G1 para a fase S, 
retardar a fase S, quando já em curso, ou 
restringir a transição da fase G2 para a fase 
M. 
DETALHES EM RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA: 
Uma característica fundamental da 
recombinação homóloga, que também é 
conhecida como recombinação geral, é a 
troca de fitas do DNA entre um par de 
sequências duplex homólogas, ou seja, 
segmentos de dupla-hélice com sequências 
nucleotídicas semelhantes ou idênticas. 
Esse intercâmbio permite que um segmento 
da hélice de DNA atue como um molde para 
recuperar informações perdidas ou 
danificadas em um outro segmento. Nesse 
contexto, como a base para o reparo não 
está limitado à fita complementar da fita que 
contém a lesão, a recombinação homóloga 
pode corrigir inúmeros tipos de lesões no 
DNA. 
As quebras de fita dupla são decorrentes da 
exposição à radiação e a compostos 
reativos, porém, na maioria das vezes, são 
causadas por forquilhas de replicação 
quebradas ou “empacadas”, sem relação 
com causas externas. A recombinação 
homóloga corrige com precisão esses tipos 
de acidentes, e, como eles ocorrem em 
quase todas as rodadas de replicação do 
DNA, esse mecanismo é essencial para as 
células em proliferação, apresentando 
características comuns a todos os tipos 
celulares. 
O princípio da recombinação homóloga é 
que ela ocorre apenas entre hélices de DNA 
com longas áreas de sequências similares. 
Logo, evidencia-se que o pareamento de 
bases é responsável por esse requerimento, 
e os dois duplex de DNA que sofrem a 
recombinação “testam” suas sequências 
com a do outro pelo extensivo pareamento 
de bases entre as fitas simples. Esse 
resultado não precisa ser perfeito, mas deve 
ser o mais próximo possível de forma a 
compor a homologia. 
A renaturação do DNA ou hibridização, 
processo de recombinação de fitas simples 
para a formação a dupla hélice, ocorre 
quando uma colisão ao acaso justapõe 
sequências de nucleotídeos 
complementares em duas fitas simples 
complementares, possibilitando a formação 
de um pequeno segmento de dupla-hélice 
entre eles. Essa etapa é seguida por uma 
fase de pareamentos rápidos (“fechamento 
de um zíper”), à medida que a região de fita 
dupla é estendida, maximizando assim o 
número de interações entre as bases. 
 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
A dupla hélice resultante do processo de 
hibridização pode ser formada por fitas de 
duas moléculas distintas de DNA, desde que 
sejam complementares (ou o mais 
semelhantes possível). A hibridização pode 
produzir uma região de dupla-hélice de DNA 
formada por fitas originárias de duas 
moléculas de DNA diferentes, desde que 
sejam complementares (ou quase 
complementares), criando assim um 
heteroduplex. 
A ligação de extremidades não homólogas, 
por não contar com um molde de replicação, 
pode causar mutações nos pontos 
juncionais. Em contraste, a recombinação 
homóloga pode corrigir quebras de fita dupla 
com precisão sem qualquer perda ou 
alteração de nucleotídeos no local do reparo. 
Para que esse fenômeno ocorra, no entanto, 
é necessário que os filamentos de DNA 
estejam próximos uns dos outros, 
favorecendo o contato entre o ponto rompido 
e sua fita complementar. É por essa razão 
que a recombinação homóloga ocorre 
normalmente imediatamente depois da 
replicação a replicação, período no qual as 
duas moléculas-filhas de DNA estão bem 
próximas e uma pode atuar como molde para 
a correção 
Na via mais simples para a consolidação 
desse tipo de reparo, o duplex de DNA 
quebrado e o duplex-molde realizam uma 
“dança das fitas”, de forma que cada porção 
danificada utilize uma fita complementar do 
segmento intacto para o reparo. Primeiro, as 
extremidades do DNA lesado são retiradas 
por nucleases especializadas, produzindo 
uma extremidade de fita simples 3’. Em 
seguida ocorre a inversão (ou troca) das 
fitas, momento no qual uma das porções 3’ 
da fita quebrada se desloca até o molde e 
procura a sequência homóloga pelo 
pareamento de bases. Uma vez estabelecido 
o pareamento entre as bases, encerrando a 
troca das fitas, uma DNA-polimerase 
altamente precisa alonga a porção “invasora” 
usando a informação fornecida pela 
molécula-molde não danificada, corrigindo 
os danos ao DNA. 
As últimas etapas, representadas pelo 
deslocamento da fita, pela síntese adicional 
do reparo e, por fim, pela ligação, recuperam 
as duas hélices originais, finalizando assim o 
processe de reparo. A recombinação 
homóloga é semelhante a outras reações de 
reparo do DNA, no sentido que a DNA-
polimerase utiliza um molde de pristina para 
restaurar o material genético corrompido. No 
entanto, ao invés de empregar a fita parceira 
complementar como molde, como na maioria 
das outras modalidades de conserto, a 
recombinação homóloga utiliza um duplex 
separado. 
 
Duas proteínas foram identificadas como as 
responsáveis pelo processo de detecção da 
homologia, a RecA, mais prevalente em 
bactérias, como a E. coli, e a Rad51, que é 
encontrada em praticamente todos os 
eucariontes. Para catalisar a troca de fitas, a 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
RecA inicialmente se liga de forma 
cooperativa à fita simples invasora, formando 
um filamento que força o DNA em uma 
conformação não comum, com grupos de 
três nucleotídeos consecutivos mantidos 
unidos de forma como na dupla-hélice 
convencional, porém com segmentos 
estendidos e distorcidos entre essas tríades. 
A seguir, essa estrutura de proteína-DNA 
liga-se ao duplex molde e estende a dupla-
hélice, que se desestabiliza, facilitando a 
separação das fitas. Assim, a fita-simples 
invasora consegue determinar a sequência 
do duplex por meio do pareamento 
convencional, aferindo 3 nucleotídeos por 
vez: caso os três sejam adequadamente 
encaixados em seus pares, o segmento 
seguinte será avaliado, e assim por diante. 
Assim, todas as possíveis incorreções da 
complementação de bases rapidamente são 
dissociadas, permitindo que apenas um 
segmento mais extenso de pareamento de 
bases (com pelo menos 15 nucleotídeos) 
estabilize a fita em conserto. 
A ação da proteína identificadora depende 
da sua ligação ao ATP ao formar um 
filamento. Em si, a busca pelo pareamento 
adequado de bases não demanda energia, 
ocorrendo por um simples processo de 
choque entre moléculas. Essa moeda 
energética será, portanto, utilizada no 
processo de desmonte da RecA do filamento 
de DNA, que será totalmente recomposto por 
meio do auxílio da DNA-polimerase e da 
DNA-ligase. 
 
Além da reparação direta de segmentos 
danificados de DNA, a recombinação 
homóloga também tem como uma de suas 
importantes atribuições a recuperação de 
forquilhas de replicação quebradas ou 
estacionárias. Quando a forquilha encontra 
alguma forma de lesão (lacunas na dupla 
hélice ou ruptura de fita simples, por 
exemplo), ela é danificada, resultando em 
um cromossomo-filho intacto e um quebrado. 
O mesmo mecanismo anteriormente citado 
para a recuperação da dupla hélice pode ser 
usado como forma de resgatar tais 
estruturas. 
 
Embora a recombinação homóloga resolva o 
problema de reparo de quebras na fita dupla 
ou de desgastes na forquilha, ela apresenta 
alguns possíveis problemas para a célula, 
pois às vezes ela reverte a lesão usando um 
segmento errado do genoma como molde. 
Isso pode, por exemplo, culminar na perda 
de heterozigose, quando a reposição é feita 
Júlia Figueirêdo – PROLIFERAÇÃO CELULAR 
trocando uma sequência cromossômica