Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
REPLICAÇÃO DO DNA Ocorre na fase S do ciclo celular Para a replicação ocorrer, o DNA não pode estar superenovelado, por isso, teremos ações de enzimas que permitem alterações no grau de superenrolamento do DNA. Topoisomerases ou DNA-girase Topoisomerases – promovem quebra transitória das ligações fosfodiéster (entre fosfato e açúcar), isso somente para alterar o grau de enovelamento (tanto para mais quanto para menos) Essas enzimas são essenciais para a replicação e para a transcrição A separação das fitas na replicação é permanente, pois essas fitas se unirão com fitas novas TOPOISOMERASES TIPO 1: quebra apenas uma cadeia de DNA TIPO 2: quebra as duas cadeias de DNA Independentemente do tipo, as enzimas necessitam de ATP para realizar sua atividade. HELICASES Enzimas que quebram as ligações de hidrogênio entre as duas fitas de DNA (ligação entra as bases nitrogenadas) Necessitam de ATP Não fazem a abertura pelas pontas, ocorre simultaneamente em vários pontos ao mesmo tempo, acontecendo bidireccionalmente Eucariotos: vários pontos Procariotos: único ponto, pois o DNA é circular Atuam na replicação e transcrição Na replicação a separação é permanente e na transcrição é temporária A REPLICAÇÃO EM EUCARIOTOS Ocorre na fase S da interfase ORC Complexo de reconhecimento de origem da replicação (formado por proteínas) No início da fase G1 o complexo ORC está ligado às origens da replicação Durante a fase G1 ocorre expressão da proteína Cdc6, que reconhece a presença de ORC e liga-se ao complexo No final da fase G1, ORC + Cdc6 recrutam helicases (Mcm) para formar o complexo pré-replicação A célula passa para a fase S, onde ocorre a replicação Após o início da replicação, a Cdc6 e Mcm se desligam da origem e somente ORC permanece ligado Cdc6 e Mcm são inativadas e não podem mais se ligar as origem para garantir que os pontos de origem sejam ativados apenas 1x por ciclo celular A replicação é semiconservativa Mantém uma fita velha e faz uma fita nova REPLICAÇÃO – SEMI-DESCONTÍNUA A síntese de uma nova fita é feita pela enzima DNA-polimerase A enzima só consegue agir a partir de uma extremidade 3’, logo, a fita nova vai ser sempre de 5’ para 3’. Mas, na outra ponta da fita de DNA, estará com uma ponta 5’ livre Por isso, à medida que a fita for abrindo, formará pedacinhos com início 5’ para que a enzima haja inversamente de 5’ para 3’ Fragmentos de Okazaki: pedacinhos formados para que a fita possa ser formada. Cadeia líder: replicada de maneira contínua, fita nova é gerada diretamente de 5’ para 3’ Cadeia atrasada: replicada de maneira descontínua, precisa formar os fragmentos de Okazaki para que a enzima possa agir de 5’ para 3’. PRIMASE Enzima que vai iniciar a cópia dos fragmentos Adiciona oligonucleotídeos iniciadores (sequências curtas) na ponta de cada fragmento, são sequências de RNA, chamadas primers e posteriormente, são transformados em DNA. Aparece no início da cadeia líder e em todos os fragmentos da cadeia atrasada DNA polimerase necessita de primer Seja natural ou artificial DNA POLIMERASE PROCARIOTOS DNA polimerase I Remove os primers DNA polimerase II Principal polimerase de reparo, corrige pareamentos errados DNA polimerase III É a que faz efetivamente a replicação Todas as DNA-polimerases bacterianas tem ação também de exonuclease EUCARIOTOS DNA polimerase alfa Tem atividade de primase Faz a fita descontínua DNA polimerase delta Faz a fita descontínua DNA polimerase épsilon Reparo do DNA DNA polimerase beta Reparo do DNA DNA polimerase gama Replicação do DNA mitocondrial NUCLEASES Enzimas que degradam o DNA Exonucleases: degrada o DNA pelas pontas Endonucleases: degradam o DNA a partir de qualquer ponto Exonuclease: tem função importante de correção, removem nucleotídeos adicionados incorretamente na fita nova de DNA REPLICAÇÃO – PASSO A PASSO INICIAÇÃO Abertura da hélice de DNA na origem – responsável por isso é a helicase São colocadas enzimas (SSB) para evitar que as ligações das bases nitrogenadas de liguem novamente, se torçam ou sejam degradadas ALONGAMENTO Após a separação a primeira enzima que vai agir é a primase, que vai colocar primers Logo após tem a ação da DNA polimerase A fita líder segue sendo sintetizada continuamente e a atrasada sintetizada a partir de seus pedacinhos Por fim, uma polimerase irá trocar os primers que são de RNA por DNA. AÇÃO DAS LIGASES Agem no final da replicação catalisando os fragmentos de Okazaki A ligação dos fragmentos de Okazaki ocorrerá após a substituição dos primers de RNA por DNA TÉRMINO EM PROCARIOTOS As novas fitas se encontram, pois o DNA é circular EM EUCARIOTOS Ação das telomerases, que irão sintetizar telômeros. TELÔMEROS Ficam na extremidades dos cromossomos eucarióticos. São muitas cópias de uma sequência oligonucleotídica Geram estabilidade ao cromossomo Dentro da enzima existe uma sequência pequena de RNA, chamada de RNA molde interno A enzima faz com estenda a fita molde com as bases complementares das bases que estão dentro da enzima ROSA É O INVERSO DO AZUL AZUL: RNA molde interno ROSA: extensão da fita molde Esse processo é chamado de transcrição reversa, de RNA formará DNA Esse processo é necessário para que a primase consiga parear e o restante da fita seja copiado Se esse mecanismo não existisse, os cromossomos seriam encurtados a cada geração celular PROCESSOS ARTIFICIAIS DE REPLICAÇÃO Clonagem gênica ou amplificação Pode ocorrer in vivo ou in vitro Ex.: PCR Covid 19 Coleta uma amostra e amplifica um gene que pode ou não está presente na amostra Utiliza-se primers para localizar o gene dentro da sequência completa Ou utiliza-se endonucleases de restrição, estas, vão cortar o DNA em posições específicas AMPLIFICAÇÃO POR PCR IN VITRO Polimerase Chain Reaction (PCR) ou Reação em Cadeia Polimerase Compra-se primers complementares à sequência de DNA, de cada lado do gene de interesse são sintetizados e usados para iniciar a amplificação in vitro, a DNA polimerase, precisa ser termoestável Desvantagem: técnica só pode ser utilizada se tiver conhecimento da sequência do gene TRANSCRIÇÃO E PROCESSAMENTO DE RNA A transcrição ocorre no núcleo das células eucariontes. No processamento, tem a mobilidade do RNA para o citoplasma TRANSCRIÇÃO DNA → RNA Ocorre no núcleo de células eucariontes Não ocorre em todo genoma, somente nas porções expressas do genoma Principal processo de regulação de expressão gênica Cada tipo celular possui porções expressas específicas Expressão gênica é a produção de RNA a partir de um DNA molde A transcrição do DNA produz uma cadeia polinucleotídica (fita simples) de RNA complementar a uma das fitas do DNA fita dupla (fita molde) A fita de RNA será igual a fita codificadora Lembrando que RNA não tem timina, tem uracila CICLO DA TRANSCRIÇÃO Transcrição é um processo cíclico dividido em três fases: Início: Sequências específicas de DNA sinalizam o local de formação do complexo de transcrição para iniciar a cópia das sequências de DNA em RNA Alongamento da cadeia: A molécula do RNA é sintetizada Terminação: processo em que a síntese do RNA é terminada em resposta a sinais específicos de terminação da transcrição (terminadores) Cada clico de transcrição ocorre várias vezes na mesma região do DNA (gene) e antes que um complexo atinja à região de terminação, outros complexos de transcrição estão iniciando a síntese deRNA. DETALHES DA TRANSCRIÇÃO Ocorre no núcleo Necessário acessar a molécula e DNA para poder fazer o pareamento do RNA com a fita molde Na transcrição, o desenrolar e enrolar do DNA é transitório, pois as fitas voltam a se encontrar A separação ocorre a partir do rompimento da ligação entre as bases nitrogenadas (desnaturação) RNA polimerase sintetiza o RNA Bolha de transcrição: onde a enzima está agindo e formando novo RNA EUCARIOTO X PROCARIOTO O mecanismo de transcrição é essencialmente o mesmo em todas as células, mas em eucariotos é mais complexo que em procariotos, pois necessitam regular a expressão gênica Duas diferenças importantes: Bactérias Eucariotos - Todos os genes são transcritos por uma única RNA polimerase - Possuem várias RNA polimerases que transcrevem classes distintas de genes Bactérias Eucariotos A RNA polimerase se liga as sequências promotoras do DNA As RNA polimerases precisam interagir com proteínas (fatores de transcrição) para iniciar a transcrição RNA POLIMERASES - RNAPs Reconhecem e se ligam às sequências específicas do DNA Separam a dupla hélice do DNA, expondo a sequência de nucleotídeos a ser copiada Mantêm estável o híbrido DNA-RNA na região de síntese Sozinhas ou com auxílio de proteínas específicas, terminam a síntese do RNA. Renaturam o DNA na região posterior à da síntese A reação catalisada pelas RNAPs é mecanisticamente idêntica à reação catalisada pelas DNA polimerases De 5’ para 3’ Não necessitam de iniciadores (primers) TRANSCRIÇÃO - PROCARIOTOS INICIAÇÃO As regiões promotoras estão perto do sítio de início da transcrição de genes Em procariotos a RNAP liga à sequência de DNA do promotor Tudo que está antes de 5’ é upstream e tudo que está depois é downstream Papel da RNAP: Se liga à região promotora Desnatura a fita dupla de DNA Catalisa as ligações de hidrogênio para deixá-la aberta Alongamento ALONGAMENTO A RNAP faz o alongamento que acontece de 5’ → 3’, sempre complementando a fita molde Formando uma região de pareamento do DNA com RNA: região híbrida A velocidade de transcrição depende da sequência: GC são mais difíceis de desnaturar por conta da sua ligação tripla TÉRMINO A própria RNA polimerase libera o RNA e se dissocia do DNA fita dupla Existem sequências que sinalizam o término da transcrição Nas bactérias, os sinais de terminação não dependem diretamente do reconhecimento de sequências do DNA, mas sim das sequências já transcritas do RNA. O RNA que acaba de ser feito, forma um pareamento com ele mesmo formando um grampo de terminação, isso sinaliza a terminação Uma sequência definida na região 3’ do gene, sinaliza o final da síntese de RNA. Esse terminador é caracterizado por alguns componentes: Sequências ricas em GC Sequências de adeninas no DNA- molde que vão virar uracilas no RNA, cerca de 7 uracilas Impede o movimento espacial das RNAP sobre o molde de DNA, a enzima não consegue continuar porque o grampo a impede de se mover e cessa a reação A pausa causada pelo grampo desestabiliza o pareamento DNA-RNA, fazendo a perda de contato e que o RNA seja liberado. TRANSCRIÇÃO - EUCARIOTOS POLIMERASES RNA polimerase I Só faz síntese de precursor de RNA ribossomais, chamados de RNA pré-ribossomais RNA polimerase II Sintetiza RNA mensageiro RNA polimerase III Sintetiza RNA transportadores, alguns RNA ribossomais e pequenos RNAs Os RNA mensageiros recebem terminações diferentes: Capacete de 5’ e Cauda de Poli A em 3’ INICIAÇÃO Vários fatores precisam conhecer a região promotora e não a enzima Fatores de transcrição (TF’s) Os TF’s basais reconhecem e se ligam aos promotores em uma ordem: TFIID é o primeiro, reconhece a sequência TATA box TFIIH é o último, após ele a polimerase começa a agir O TFIIH e age por separar as fitas do DNA no promotor (atividade de helicases), também fosforila a RNA polimerase II A RNA polimerase só ativa fosforilada Após a fosforilação, ela muda sua conformação e é liberada do complexo inicial e vai para a etapa de alongamento ALONGAMENTO A transcrição nos eucariotos ocorre em um contexto estrutural diferente dos procariotos: A estrutura da cromatina impõe restrições espaciais à acessibilidade das sequências contidas nas diferentes regiões regulatórias e os nucleossomos impõem uma barreira ao alongamento da transcrição. A transcrição é regulada por alterações na cromatina e o RNA deve ser, no caso dos mRNAs, concomitantemente processado (adição de 5’-CAP, remoção dos íntros e poliadenilação) TERMINAÇÃO Após o término, a RNA polimerase II é liberada, desfosforilada e reciclada A terminação não está completamente elucidada em eucariotos, pois ocorre de forma distinta nas 3 RNAP RNAP II – sinais de poliadenilação na região 3’ indicam o final da transcrição PRINCIPAIS RNAs PRODUZIDOS NA TRANSCRIÇÃO mRNA – leva informação genética tRNA – carregam aminoácidos rRNA formar ribossomos TRANSCRIÇÃO DA CROMATINA Possui regiões mais e menos acessíveis Possui várias marcas que regulam estímulo ou inibição da expressão gênica Metilação do DNA Metilação de histonas Quando a cromatina está aberta, encontra-se num estado favorável para a transcrição Regiões livres de nucleossomos: região onde o DNA não está enrolado em histonas, principalmente em regiões promotoras de alguns genes Facilita a expressão do gene APÓS A TRANSCRIÇÃO - PROCESSAMENTO As três classes de RNA são processadas para resultar em RNAs ativos A maturação de rRNAs e tRNAs, envolve diversas reações de clivagem para liberação de moléculas de RNA funcional e modificações de bases Os mRNAs de procariotos sofrem poucas alterações, muito mais complexas nos eucariotos Processamento do RNAm eucariótico Adição de 5’cap (capacete 5’): resíduo de 7-metilguanosina unido ao resíduo terminal 5’ do mRNA por ligação trifosfato) Cauda de poli(A): adição de resíduos de adenilato na extremidade 3’ (fornece estabilidade do RNAm no citoplasma) São sinais de maturação e ocorre somente em mRNA de eucariotos REMOÇÃO DE ÍNTRONS - SPLICING São sequências que se interpõem dentro do gene, estão nos RNAs não maduros Devem ser retirados e os éxons unidos Devem ser retirados antes do RNA sair do núcleo, após isso o RNA maduro pode ser exportado para o citoplasma PROCESSAMENTO Adição de 5’cap e cauda de poli(A) Splicing para remoção dos íntrons e união dos éxons SPLICING Ocorre de forma alternativa Splicing construtivo: retirada de todos os íntrons Splicing alternativo: é uma remoção de íntrons que levam um éxons junto papel nos polimorfismos TRADUÇÃO DAS INFORMAÇÕES GÊNICAS Ocorre a partir do RNAm Ocorre no citoplasma, mais especificamente nos ribossomos O RNAm vai ter seus nucleotídeos lidos e transformados em aminoácidos INTRODUÇÃO À TRADUÇÃO Na tradução (também chamada de síntese de proteínas), ocorre interações entre os códons com anticódons, ocorre um pareamento de RNAm e RNAt RNAm: códon RNAt: anticódon O ribossomo é o ambiente onde vai haver o pareamento do códon com o anticódon O ribossomo é formado por duas subunidades, o RNAm fica ligado pela subunidade menor e o RNAt entra pela subunidade maior A tradução acontece de 5‘ → 3’ RIBOSSOMOS Formado por RNAr (ribossomal) associado com proteínas É dividido em 2 subunidades É ne que ocorre a decodificação da informação genética, convertendo-a em aminoácidos Possuem atividade enzimática, que reconhecem o RNAm para determinar a onde deve iniciar a síntese e participam do estágio de alongamento Possui sítiosque vão acomodar o RNAt Sítio A, Sítio P e Sítio E CÓDONS ‘’Dicionário’’ de códons dos códigos para formar aminoácidos São escritos na direção de 5’ → 3’ Um aminoácidos pode ser especificado por mais de um códon Os três códons em vermelho são de terminação (stop códon) e o códon em amarelo é de iniciação (metionina) Os códons que representam o mesmo aminoácido são chamados de sinônimos e tendem a apresentar uma sequência similar, geralmente a mudança ocorre na 3ª base. Isso acontece para proteger o material genéticos das mutações, caso ocorra a troca da base, irá produzir o mesmo aminoácido Dessa forma, ocorrem as mutações silenciosas ou substituição sinônima, pois apesar de trocar a base, o aminoácido produzido será o mesmo Degeneração parcial será quando a troca das bases ocorrer com bases da mesma classe: Purinas trocando com purinas Pirimidinas trocando com pirimidinas TRADUÇÃO – COMO OCORRE Ocorre em 4 etapas Reconhecimento Iniciação Alongamento Término RECONHECIMENTO Ocorre de maneira diferente em eucariotos e procariotos Em eucariotos: Depende do 5’-CAP A subunidade menor do ribossomo reconhece o 5’-CAP e desliza ao longo do RNAm até o códon de iniciação Em procariotos: Não possuem 5’-Cap Então, antes do códon de iniciação haverá uma sequência que sinaliza para o ribossomo que logo após ela vem o códon de iniciação Sequência de Shine-Dalgarno INICIAÇÃO Sempre que for começar uma tradução, se inicia pelo sítio P. 1º RNAt: entra no sítio P 2º RNAt: entra no sítio A Em procariotos: Somente RNAt carregando metionina inicial (Met-tRNAi), são capazes de adentrar o sítio P e começar a tradução, todos os demais RNAt entram pelo sítio A Quando tem 2 RNAt lado a lado (um no sítio P e um no sítio A), o RNAt do sítio P joga os seus aminoácidos para o sítio A e vai querer sair pelo sítio E, e ocorre um movimento de translocação, tudo vai para o lado, quando entra novamente um RNAt no sítio P, os 2 aminoácidos do sítio A são jogados para o sítio P, fazendo um nova translocação e assim por diante. Para a fase de iniciação, precisa-se de fatores de iniciação IF-3, IF-1 e IF-2 Os fatores de iniciação IF-3 e IF-1, ligam-se à subunidade menor do ribossomo 30s O fator IF-2 é ligado a metionina inicial e quando entram no ribossomo 30s (menor), o IF-3 é liberado A liberação de IF-3 resulta na formação do complexo de iniciação 30s 30S+mRNA+metionina inicial posicionada no códon AUG do sítio P A subunidade 50s (maior) do ribossomo se liga, deslocando IF-1 e IF-2, e formando o complexo de iniciação 70s Em eucariotos: Primeiro é formado um complexo de pré- iniciação Formado pela subunidade menor (40s), vários fatores e sem o mRNA O Met-tRNAi já fica próximo do sítio de ligação mesmo sem a ligação física Quando vai identificar o 5’-CAP e procurar o mRNA o tRNA já se encaixou na subunidade 40s O complexo de pré-iniciação passa a ser chamado de complexo de iniciação após encontra o mRNA Depois que houver a ligação da subunidade 40s com o 5’-CAP, ocorre a liberação dos fatores Após isso, o subunidade maior se liga formando o ribossomo 80s O processo necessita da hidrólise de GTP para realizar as suas ligações ALONGAMENTO Idêntico para eucariotos e procariotos Etapas: Entrada dos dois tRNA Quando eles se pareiam tem a formação da ligação peptídica entre a metionina e o outro aminoácido E ocorre a translocação do ribossomo, deixando um sítio vazio para a entrada do próximo tRNA Fidelidade da tradução é garantida por 2 etapas: Seleção do códon correto pela interação com o anticódon Translocação – relação com a precisão na síntese de proteínas TÉRMINO O processo termina com o reconhecimento dos stop códons, eles são reconhecidos por fatore de terminação Após o reconhecimento, ocorre a liberação da cadeia polipeptídica, em seguida os tRNA se dissociam e o mRNA e as subunidades do Ribossomo se separam Os ribossomos apresentam um túnel de saída, cerca de 30 a 50 aminoácidos ficam dentro desse túnel sendo protegidos da degradação, dentro desse túnel a cadeia ainda não está totalmente enovelada, pois devido ao seu diâmetro, somente as estruturas em alfa-hélice das proteínas podem ser acomodadas neste túnel. APÓS A TRADUÇÃO A proteína adquiri sua estrutura terciária/quaternária A proteína é endereçada para a organela que vai atuar Modificações pós-traducionais Glicosilação: adicionar carboidratos Fosforilação A proteína pode ser excretada da membrana e pode ser inserida na membrana ENDEREÇAMENTO Ocorre a partir de sequências específicas de aminoácidos na estrutura primária Existem peptídeos sinais dentro da proteína que vão determinar seu compartimento celular Proteínas de localização citosólica são as únicas que não apresentam sequência sinal, são produzidas por ribossomos livres no citosol assim como as proteínas de mitocôndrias, cloroplastos e peroxissomos, núcleo. Porém, essas últimas têm sequência sinal que irá determinar o seu local As proteínas dê RE, complexo de golgi, endossomos, lisossomos, vesículas secretoras e membrana plasmática, são sintetizadas nos ribossomos do Retículo Endoplasmático Rugoso, grande parte dessas proteínas são glicosiladas ENOVELAMENTO Consiste em finalizar a estrutura secundária, pois dentro do ribossomo somente as alfa-hélices conseguiam ser enoveladas Adquirem sua estrutura terciária funcional Proteínas chaperonas: previnem o dobramento incorreto das proteínas antes do término da síntese e auxiliam o enovelamento da proteína para aquisição da sua forma nativa. Chaperonas reticulares: são encontradas no lúmen do RER e ligam-se a proteínas não dobradas, prevenindo o seu transporte precoce para outras organelas REGULAÇÃO PÓS-TRADUCIONAL Tradução de mRNA de ferritina e receptor de transferrina A ferritina armazena ferro e ela protege as células contra altos níveis de ferro, armazenando o excesso e inativando-o Os mRNAs de ferritina e receptor de transferrina apresentam regiões não traduzidas (5’ em ferritina e 3’ em receptor de transferrina), tem uma estrutura chamadas de elementos de resposta ao ferro (IREs), esses elementos são reconhecidos por proteínas do citosol que se ligam ao RNA, reguladoras de ferro (IRPs) É pós-traducional porque é sobre produzir ou não uma proteína Na ferritina: Quando não tem ferro, não precisa ficar produzindo ferritina, então a tradução de ferritina fica bloqueada. Quando tem excesso de ferro a região de controle (IRE em 5’), libera a tradução de ferritina No receptor de transferrina: A mecânica é a mesma, somente a situação que é contrária Quando não tem ferro, é produzida e quando há ferro, é bloqueado
Compartilhar