Replicação do DNA

Prévia do material em texto

Genética
Princípios da Replicação do DNA: 
• Chama-se replicação ou duplicação o processo 
pelo qual o DNA é capaz de autorreplicar, ou 
seja, sintetizar novas fitas, utilizando as existentes 
como molde. 
• Unidade funcional são os nucleotídeos 
- eles se juntam através da ligação fosfodiester um 
carbono 5’ se liga a outro carbono 3’ 
- “o sentido da vida é 5’ - 3’” 
- são paralelas e complementares 
- A timina e a adenina fazem um dupla ponte de 
hidrogênio entre si 
- E a guanina e citosina fazem tripla ligação (mais 
forte) 
- Por isso a replicação muitas vezes se inicia na 
ligação T-A ou A-T por ser mais fácil de quebrar 
• Se enrolam também através de histonas: 
contribuem para esse enrolamento do DNA e 
seu compactamento 
• A replicação do DNA é um processo 
semiconservativo: pois as moléculas-filhas 
apresentam 1 fita oriunda da célula de origem e 
outra resultante da replicação 
- Cada fita parental serve como molde para a 
síntese de uma nova fita-filha. 
- Ocorre a separação das fitas da dupla hélice de 
DNA com a quebra das ligações de hidrogênio 
• Cada nova molécula de DNA é uma cópia 
perfeita de uma molécula preexistente. 
• Ocorre durante a fase S da interfase (período em 
que a célula está se preparando para a divisão 
• A enzima central envolvida é a DNA polimerase 
• O processo de replicação/duplicação gera 
moléculas de DNA como produtos do processo 
de biossíntese. 
- Estes ambientes de replicação com seus 
produtos são chamados de replicons. 
Origem de Replicação: 
• A sequencia iniciadora é uma sequencia rica em 
adenina e timina (devido à sua ligação mais 
frágil) 
• Nessa região tem a formação da Forquilha de 
replicação e do Replissomo: que é um 
conjunto de proteínas e enzimas que garante a 
replicação do DNA 
• Para ser ativada, a origem de replicação é 
reconhecida por um complexo proteico chamado 
complexo de reconhecimento de origem (ORC) 
- Ele liga-se às origens de replicação e sinaliza 
para que outras proteínas reguladoras venham a 
se ligar também. 
- Entre essas proteínas, está o complexo pré-
replicativo ou pré RC. 
- Quando o complexo pré-RC se liga a uma 
origem de replicação, o complexo ORC é 
fosforilado e o processo de replicação é iniciado. 
- Depois de ocorrida a replicação, o complexo 
pré-RC se desliga daquela origem de replicação, 
impedindo outra leitura da mesma origem. 
Forquilhas de Replicação: 
• Garantida pela separação das duas fitas 
• A região do DNA na qual todas estas proteínas 
se reúnem para realizar a síntese de fitas-filhas é 
chamada de forquilha de replicação, em forma 
de Y. 
- Causa a abertura das duas fitas da dupla-hélice 
e usando cada um das fitas como um molde para 
produzir uma nova fita-filha. 
• Para separar as duas fitas necessita de duas 
coisas: 
- Topoisomerase: responsável por tirar a forma 
de hélice de uma parte da fita de DNA, ela 
interrompe as ligações e junta novamente, para 
diminuir a tensão 
- Helicase: desfaz as pontes de hidrogênio, 
separando as fitas 
Gabrielle Peixoto
Replicação do DNA
Genética
• A enzima DNA-polimerase, sintetiza o DNA 
novo utilizando uma das fitas existentes como 
molde. 
- Essa enzima catalisa a adição de nucleotídeos à 
extremidade 3’ de uma cadeia crescente de DNA 
pela formação da ligação fosfodiéster entre a 
extremidade 3’ e o grupo 5’-fosfato do 
nucleotídeo a ser incorporado. 
• Fragmentos de Okazaki: 
- Devido a fita só crescer no sentido 5’ - 3’ 
significa que só uma fita consegue crescer no 
sentido continuo = fita continua 
- A fita sintetizada de forma contínua é 
chamada de fita líder 
- A outra fita no entanto é mais lenta para ser 
replicada, devido ao seu sentido oposto 
- é produzida em fragmentos = fragmentos de 
okazaki 
- além de ser mais lenta vai precisar de muito 
mais reparo, por conter mais nucleotídeos de 
RNA 
- por isso esse lado da fita tem mais chance de 
acontecer mutação 
- no final do filamento o primer não consegue 
complementar a sequencia, deixando uma 
região monofilamentar 
- por isso a polimerase (telomerase) adiciona 
vários nucleotídeos no final da sequencia 
para tentar corrigir esse erro 
- OBS.: células somáticas tem menos 
polimerase, o que aumenta as chances de 
perder uma parte de DNA codificante 
durante uma replicação 
- Deixa o telômero curto 
- São unidos pela ação da DNA ligase, formando 
uma nova fita intacta 
DNA-Polimerase: 
• A DNA-polimerase catalisa a reação de adição 
apenas quando o pareamento está correto. 
• Quando a DNA-polimerase produz um erro raro 
e adiciona um nucleotídeo incorreto, ela pode 
verificar o erro por uma atividade chamada de 
correção de erros. 
- A correção de erros ocorre ao mesmo tempo 
que a síntese de DNA. 
- Antes de adicionar um próximo nucleotídeo à 
cadeia crescente de DNA, a enzima verifica se o 
nucleotídeo inserido anteriormente está 
pareado de forma correta à fita-molde. 
- Se estiver, a polimerase adiciona o próximo 
nucleotídeo; 
- Se não, a polimerase remove o nucleotídeo mal 
pareado e tenta novamente. 
• Portanto, a DNA-polimerase possui uma 
atividade de polimerização 5’-3’ altamente 
precisa e também uma atividade de correção de 
erros 3’-5’. 
• Primase: enzima que sintetiza pequenos 
segmentos de RNA usando a fita de DNA 
- Esses pequenos segmentos são os Primers 
- A Primase: é uma proteína RNA-polimerase, traz 
os nucleotídeos complementares para essa fita 
de DNA, formando o primer, e por ser RNA-
polimerase ela terá alguns nucleotídeos de RNA. 
- Só a partir daqui a DNA-polimerase 1 e a DNA-
polimerase 3 vão conseguir dar prosseguimento 
a esse processo 
• Uma DNA-polimerase chamada de polimerase 
de reparo substitui o RNA por DNA (usando as 
extremidades dos fragmentos de Okazaki 
adjacentes como iniciadores), e a enzima DNA-
ligase une a extremidade 5’- fosfato de um 
fragmento novo de DNA à extremidade 3’–OH 
do próximo. 
Proteínas acessórias da replicação: 
• Para que a síntese de DNA possa ocorrer, a 
dupla-hélice deve estar aberta à frente da 
forquilha de replicação, de modo que os 
trifosfatos de desoxirribonucleosídeo possam ser 
pareados com a fita-molde. 
•Dois tipos de proteínas de replicação – DNA-
helicases e proteína ligadora de fitas simples 
(Proteína SSB) – se associam para essa tarefa. 
- A DNA-helicase utiliza a energia da hidrólise do 
ATP para separar a dupla-hélice, à medida que 
se desloca sobre o DNA, 
- Enquanto a proteína ligadora de fita simples se 
liga à fita de DNA exposta pela helicase, 
evitando temporariamente o repareamento de 
bases e mantendo a fita alongada de modo que 
possa atuar como molde para a DNA polimerase. 
Gabrielle Peixoto
Genética
• Grampo deslizante: atua mantendo a DNA-
polimerase firmemente ligada ao DNA-molde 
enquanto sintetiza novas fitas de DNA 
- Forma um anel ao redor da hélice de DNA 
- Na fita retardada, porém, o grampo é removido e 
recolocado cada vez que um novo fragmento de 
Okazaki é produzido. 
• DNA-topoisomerase: alivia a supertorção da 
hélice 
- É uma nuclease reversível 
- Dois tipos: 
- As topoisomerases I quebram somente uma das 
fitas do DNA 
- As topoisomerases II introduzem quebras 
simultâneas em ambas as fitas. 
- As topoisomerases atuam quebrando ligações 
fosfodiéster entre nucleotídeos para desenrolar 
as fitas em duplas hélices e depois reconstituem 
as ligações. 
- Dessa maneira, a tensão criada na molécula com 
a ampliação das forquilhas é reduzida, evitando 
um possível rompimento da molécula. 
• Telomerase: enzima que estende os telômeros 
dos cromossomos. 
- A telomerase é uma DNA polimerase RNA 
dependente (uma enzima que pode produzir 
DNA usando o RNA como molde.) 
- Quando a extensão está longa o suficiente, 
pode-se fazer uma fita complementar através do 
mecanismo comum de replicação de DNA (isto 
é, usando um RNA primer e DNA polimerase), 
produzindo uma fita dupla de DNA. 
- OBS.: O encurtamento de telômeros foi 
relacionado ao envelhecimentode células e a 
perda progressiva dos telômeros pode explicar a 
razão pela qual as células somente podem se 
dividir um determina- do número de vezes. 
- A telomerase não é geralmente ativa na maioria 
das células somáticas (células do corpo), 
- É ativa nas células germinativas (as células que 
constituem o esperma e o óvulo) e em algumas 
células-tronco adultas. 
Resumo: 
• O processo de replicação do DNA acontece 
utilizando as duas fitas parentais como molde. 
• DNA-polimerase só polimeriza fragmentos de 
DNA no sentido 5’- 3’ (posição dos carbonos 
terminais na molécula do DNA). 
• A dupla fita de DNA apresenta uma molécula no 
sentido 3’-5’ (chamada de molde da fita líder) e 
outra no sentido 5’- 3’ (chamada de molde da fita 
tardia). 
• O sentido da dupla fita sempre será antiparalelo, 
ou seja, uma está num sentido e outro no outro, 
obrigatoriamente. 
• Durante o processo de duplicação, cada uma das 
novas fitas obedece o princípio do 
antiparalelismo, portando no molde da fita líder, 
a biossíntese da fita complementar será 
contínua. 
• A fita tardia será sintetizada em fragmentos, 
denominados fragmentos de Okazaki. 
• Os fragmentos de Okazaki, são gerados através 
do reconhecimento da DNA-polimerase à vários 
primers sintetizados na fita molde. 
• A DNA-polimerase promove a síntese no sentido 
inverso, gerando fragmentos que serão unidos 
enzimaticamente. 
Gabrielle Peixoto