Replicação do DNA

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Fluxo da informação genica 
• A expressão genica é dada pelos mecanismos de transcrição e tradução, td se inicia no nucleo onde eles são transcritos 
em uma sequencia de RNA mensageiro que é exportado ate o citoplasma e traduzido pelos ribossomos em uma proteína 
• A cada divisão celular uma celular uma célula deve copiar seu genoma com extrema precisao e essa síntese de DNA é 
chamada de replicação 
• O DNA possui estrutura de dupla hélice formada por duas sequencias de nucleotídeos antiparalelos e que cada nulcetodieo 
é formada por uma pentose (desoxirribose) ligada a um fosfato e a uma base nitrogenada (adenina, timinina, citosina, 
guanina) essas duas sequencias antiparalelas estão associadas entre si através de pontes de hidrogênio entre as bases 
nitrogenadas 
• No ciclo celular quando a célula acaba de ser originada ela entra em fase g1, na qual ela cresce, há uma intensa produção 
de RNA m e proteínas e ocorre o amadurecimento dessa célula para que ela possa desempenhar a sua função 
• No determinado momento que a célula precisa entrar em divisão 
celular primeiramente ela deve copiar todo o seu genoma com 
extrema precisão e realizar a replicação do DNA que ocorre na fase 
S do ciclo celular (lembrar fase S=Sintese de DNA) 
• Depois que todo o genoma é replicado a célula sai da fase S e 
entra na fase G2 que é onde a célula se prepara para a divisão 
celular, pra entrar em mitose, então há a distribuição dos 
centrossomos, começa emitir microtubulos para que essa célula 
então percorra as cinco fases da mitose 
 
 
 
 
 
 
Replicação semi-conservativa 
• Na replicação do DNA cada fita da dupla hélice serve como molde pra replicação/pra 
copia de uma nova fita, então em cada uma das duplas hélices filhas vai possuir uma fita de 
DNA original e uma recém-sintetizada, por isso a replicação do DNA é SEMI conservativa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• As regiões onde ocorrem o inicio da replicação do DNA são chamadas de origem de replicação, nesses locais há uma 
sequencia comum de aproximadamente 11 nucleotídeos na qual vai iniciar a separação da dupla fita de DNA, logo que 
ocorre a separação dessa dupla fita parte do DNA começa a ser replicado e esse pedacinho de DNA que começa a ser 
replicado nas origens de replicação são chamadas de replicon 
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• Com o avanço da replicação formam-
se bolhas de replicação cujo tamanho 
aumenta na medida que tamanhos 
maiores de DNA dupla fita são separadas, 
tb é possível observar nas duas 
extremidades dessa bolha (apontadas 
pelas setas em vermelho na imagem) uma 
estrutura em formato de Y que são 
chamadas de forquilhas de replicação 
• Nas células procariontes a replicação 
inicia-se a partir de uma origem de 
replicação já a replicação de uma molécula 
de DNA em células eucariontes inicia-se 
em diversos sítios e a existência dessa 
grande quantidade de origens de 
replicação é fundamental pra que as 
enormes moléculas de DNA dos 
eucariontes se repliquem em períodos de 
tempo curto, compatíveis com o tempo de duração do ciclo celular 
• Pelo fato do DNA ser formado por duas fitas antiparalelas (uma 3’ 5’ e a outra 5’ 3’) todo processo de replicação exige 
a presença de proteínas com muitas funções enzimáticas 
• As DNA-polimerases são enzimas necessárias, em todos os organismos, tanto para a replicac ̧ão do DNA como para os 
processos de reparac ̧ão do DNA. As DNA-polimerases de todos os organismos realizam a mesma reac ̧ão enzimática, que 
consiste na incorporac ̧ão de nucleotídeos trifosfatados na extremidade 3'-OH livre, sintetizando a fita no sentido 5'→3'. 
Portanto, para que a DNA-polimerase possa realizar a incorporac ̧ão de bases no DNA é necessária a síntese prévia de 
pequenas sequências de ribonucleotídeos, denomina- dos iniciadores (primers), pela proteína primase. A selec ̧ão do 
nucleotídeo a ser adicionado depende exclusivamente da complemetaridade de bases com a fita-molde. Assim, a ligac ̧ão 
fosfodiéster é realizada entre a extremidade 5'-P do nucleotídeo incorporado com a extremidade 3'-OH do nucleotídeo ja ́ 
pareado 
Helicase 
• Essa enzima tem a propriedade de romper as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas das duas fitas de DNA, 
então ela tem como principal função separar as duas fitas que compõe o DNA 
 helicase apontada pela seta azul 
Proteínas ligadoras de fita simples SSBP 
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• Logo após a helicase romper as pontes de hidrogênio e separar as duas fitas pequenas proteínas que são as proteínas 
ligadoras de fita simples se ligam a cada uma das fitas elas impedem que essas fitas se reassociem formando uma 
novamente a dupla fita de DNA 
 apontadas por seta em vermelho 
Topoisomerase 
• Logo a frente a forquilha de replicação pode-se observar a presença da topoisomerase que é associada a dupla hélice e 
ela desfaz o super enrolamento dessa dupla hélice de DNA 
 apontada por seta verde 
Síntese 
• A síntese do DNA, ou seja a replicação do DNA, sempre vai ocorrer no sentido 5’ 3’ 
• A DNA polimerase adiciona um nucleotídeo por vez na extremidade 3’ livre na cadeia de DNA em formação 
 
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• A partir do momento em que o nucleotídeo esta posicionado corretamente a DNA polimerase catalisar uma reação 
fosfodiester entre a extremidade 3’ livre da cadeia de DNA existente e o fosfato 5’ do nucleotídeo que foi adicionado 
• A hidrolise do nucleotídeo trifosfato é que fornece energia pra que ocorra essa polimerização 
 
Pq a síntese não pode ser 3’ -> 5’? 
• A molécula de DNA é formada por duas fitas antiparalelas e a DNA polimerase so sintetiza uma nova molécula de DNA 
no sentido 5’ 3’ 
• A DNA polimerase não consegue sintetizar 3’ 5’ 
Atividade exonucleolitica 
• A DNA poliemerase so adiciona um novo nucleotídeo se o ultimo estiver 
corretamente posicionado, se isso não ocorrer a DNA polimerase remove 
(atividade exonucleotidea), mecanismo autocorretor que permite corrigir seus 
próprios erros de incorporação a medida que a molécula vai sendo sintetizada 
• 1: um novo nucleotídeo é adicionado a extremidade 3’ livre da cadeia que 
esta sendo sintetizada (ocorre hidrolise do nucleotídeo trifosfato que fornece 
energia pra que ocorra a ligação fosfodiester entre a extremidade 3’ livre 
ligada ao DNA e a 5’ ligada ao fosfato) 
• 2: a DNA polimerase percebeu que o nucleotídeo esta incorreto, então 
vai ocorrer a atividade exonucleolitica, ela vai retirar o nucleotídeo incorreto 
• 3: DNA polimerase tirando o nucleotídeo incorreto 
• 4: DNA polimerase adicionando o correto, fazendo a autocorreção 
• Entre 4 e 5 é possível ver a hidrolise do nucleotídeo fornecendo a 
energia pra ligação fosfodiester 
 
 
 
 
 
 
Imaginando uma DNA polimerase hipotética capaz de sintetizar 3’ 5’ 
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• Pra que ocorra a incorporação de um nucleotídeo na extremidade 5’ 
precisa ocorrer hidrolise pra que seja possível ocorrer a ligação fosfodiester 
• Então ocorre a hidrolise dos tres fosfatos e dessa maneira há energia 
suficiente pro prox nucleotídeo se ligar na extremidade 5’ livre (mostrado 
ate numero 2) 
• Imaginando que o nucleotídeo foi incorporado de maneira incorreta 
(assim como no exemplo acima) a DNA polimerase precisa fazer a atividade 
exonucleolitica (tirar o nucleotídeo incorreto pra adicionar o novo) 
• Em 3 esta mostrando o nucleotídeo já tirado, da pra ver q dps que o 
nucleotídeo foi tirado na extremidade 5’ não tem mais os trifosfatos, pois o 
nucleotídeo foi tirado, a DNA polimerase tenta adicionar um novo nucleotídeo, 
mas a extremidade 5’ so pode se ligar a 3’ livre, mas a energia vem da 
hidrolise dos 3 fosfatos, que foram retirados junto do nucleotídeo errado, 
assim não tem energia pra fazer a ligação fosfodiester, assim a síntese da 
cadeia é interrompida 
 
 
 
 
 
 
 
• A atividade exonucleolitica é importante pq a taxa de incorporação de nucleotídeos é alta mais ou menos 1:100000Fita tardia 
• Na forquilha de replicação uma das cadeias é 
sintetizada continuamente no sentido 5’ 3’ pela 
DNA polimerase que se move no mesmo sentido 
do deslocamento da forquilha de replicação, essa 
nova cadeia formada é chamada de cadeia líder 
ou continua, como mostrado em vermelho 
• Já a cadeia que tem como molde a cadeia 5’ 
3’ da fita original é sintetizada no sentido inverso 
ao deslocamento da forquilha de replicação, isso 
so é possível pq a polimerase sintetiza pequenos 
pedaços que crescem no sentido 5’ 3’, esse 
pedaço (fragmento de okazaki) são ligados depois 
pra formar uma cadeia continua, esta nova cadeia 
que foi sintetizada no sentido contrario da forquilha de replicação e foi realizada aos pedaços é chamada de cadeia tardia 
ou descontinua (em azul) 
• As DNA polimerases precisam de uma extremidade 3’ livre pra adicionar os novos nucleotídeos na cadeia de DNA que 
esta sendo sintetizada, por isso a DNA polimerase sozinha não consegue iniciar a síntese de uma cadeia de DNA, pra que 
essa DNA polimerase inicie a replicação é necessário que uma outra enzima adicione nucleotídeos, essa enzima é chamada 
de primase que é uma RNA polimerase que catalisa a síntese de um pequeno fragmento de RNA sobre a cadeia molde 
do DNA o qual atua como um iniciador ou primer pra que a DNA polimerase possa adicionar os nucleotídeos dando 
continuidade a síntese da cadeia de DNA (ISSO OCORRE PRA FITA LIDER E PRA TARDIA!!!!1) 
Replicação da fita tardia 
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• Considerando a replicação da fita tardia ou descontinua do DNA não podemos 
ter uma sequencia de DNA com pedacinhos do primer/pedacinhos de RNA então 
após a replicação de toda a sequencia do DNA há uma enzima chamada de RNAse 
H que identifica esse primers/sequencia de RNA e degrada esses híbridos de 
RNA/DNA 
• Em seguida vem a DNA polimerase preenche o espaço vazio deixado por esse 
primer 
• Posteriormente a enzima ligase une os fragmentos formando uma cadeia recém-
sintetizada continua 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumindo... 
• A helicase é a enzima que separa as fitas de DNA rompendo as pontes de hidrogênio, 
pra que as fitas não se rearranjem formando dnv a dupla fita as enzimas SSB 
(proteínas ligantes) não permitem que isso ocorra 
• Depois tem a adição dos primers pela primase 
o Na fita líder o primer adiciona na extremidade 5’ e a DNA polimerase 
da continuidade a síntese da nova cadeia de DNA 
o Já do lado direito há a formação dos fragmentos de okazaki, então os 
primers são adicionados com uma distancia de alguns nucleotídeos pra 
que a DNA polimerase possa dar continuidade a essa polimerização na 
forma de pedaços, então no final temos pedaços sintetizados que vao 
passar por todas as etapas da seção acima (replicação da fita tardia); 
primer removido, DNA polimerase preenche espaço deixado pelo 
primer e a DNA ligase liga fragmentos 
 
 
 
 
 
• As duas DNA 
polimerases formam 
dímero e conseguem 
seguir a forquilha de replicação na mesma direção, o molde 
da fita tardia forma como se fosse um grampo pra inverter a 
direção da síntese