Replicação do DNA

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Replicação	do	DNA	
Lembrando	que	o	DNA	é	formado	por	nucleotídeos	(açúcar	-	pentose,	base	nitrogenada	e	
fosfato).	É	uma	cadeia	polimérica	(repetição)	de	nn.	Essa	pentose	pode	ser	ribose	ou	
desoxirribose,	ribose	tem	OH	e	desoxirribose	tem	H,	sem	oxigênio.		
Pirimidinas	=	C,	T,	U.	
Purinas	=	A,	G.		
Quando	tem	um	nn	sem	o	grupo	fosfato,	ele	é	chamado	de	nucleosídeo	(pentose	+	base	
nitrogenada).		
Divisão	celular	
A	divisão	celular	ocorre	em	4	etapas:	fases	G1,	S,	G2	e	M.		
G1:	célula	metabolicamente	ativa,	ta	fazendo	as	subunidades	para	sintetizar	o	DNA,	
aumentando	a	síntese	proteica,	ela	ta	se	preparando	para	divisão	
S:	duplicação	da	fita	de	DNA	
G2:	celula	aumenta	número	de	organelas,	aumentando	em	tamanho,	faz	um	check	list	ali	e	
tudo	ok	ela	entra	na	fase	M	
M:	célula	se	divide	
Ø O	DNA	atua	como	um	molde	para	a	sua	própria	duplicação,	já	que	ele	se	abre	para	a	
replicação	ocorrer	
Ø Replicação	da	dupla	hélice	de	DNA	é	produzida	de	forma	semiconservativa,	isso	
porque	uma	fita	é	nova	e	a	outra	é	a	antiga	que	funcionou	como	molde.		
	
	
O	DNA	é	um	polímero	formado	de	nucleotídeos,	então	significa	que	os	nn	vão	se	repetir	
ateeee	formar	o	DNA.	O	nn	de	formação	do	DNA	é	um	nn	com	3	fosfatos	(que	depois	perdem	
esses	fosfatos	quando	vão	pra	fita,	eu	pego	um	com	3	fosfatos	pra	ir	montar	a	fita	mas	ele	num	
fica	na	fita	com	os	fosfatos	não,	unidade	essa	que	é	chamada	de	desoxirribonucleosídeo	
trifosfato	ou	dNTP).		
A	pentose	desse	dNTP	tem	um	fosfato	ligado	nela	e	uma	base.	Tem	3	fosfatos	que	ta	ligado	ao	
carbono	de	número	5	do	açúcar	(os	carbonos	do	açúcar	são	contados	a	partir	do	C	que	ta	
ligado	com	a	base,	ele	é	o	1	e	por	ai	vai).	Esse	C	ta	ligado	no	oxigênio	mas	quando	essa	
molécula	foi	sendo	construída,	não	tinha	esse	O	e	nem	os	3	fosfatos,	no	lugar	tinha	um	OH	
voltado	pra	cima	e	um	H	no	lugar	do	oxigênio.	E	ai	quando	vai	ligar	o	O	e	os	fosfatos,	saem	o	H	
e	o	OH	pra	que	o	O	e	os	fosfatos	podem	se	ligar,	formando	uma	ligação	chamada	de	fosfoester	
liberando	uma	molécula	de	água.		
	
Antes	era	assim	como	ta	abaixo	
	
	
E	fosfoester	é	entre	um	fosfato,	oxigênio	e	o	C	de	número	5.		
Quando	o	nn	chega	lá	no	DNA	para	se	ligar,	chega	com	os	3	fosfatos	e	o	resto	da	estrutura.	E	ai	
pra	eu	ligar	esse	nn	nos	outros,	o	C	que	vai	se	ligar	nesse	nucleotídeo,	é	o	do	lado	que	já	tava	la	
e	é	o	C	de	número	3,	pq	ele	tinha	OH	e	eu	posso	tirar	ele	(o	OH)	e	formar	outra	ligação	
fosfoester.	Então	só	o	C	3	linha	que	consegue	se	ligar.	O	OH	que	é	retirada	é	do	nn	que	já	tava	
la	na	fita,	que	já	foi	ligado	pq	ele	ta	com	o	OH	lá	livre,	ai	eu	tiro	essa	hidroxila	dele	e	ligo	o	O	la	
naquele	lugar,	liberando	H2O.	Então	são	ligações	feitas	entre	o	nn	que	já	tava	la	na	fita	por	
meio	do	C	3	linha	e	o	oxigênio	do	novo	nn	que	ta	chegando,	dando	origem	a	uma	ligação	de	
fosfoéster.	Dessa	forma,	a	ligação	que	ocorre	entre	o	fosfato	e	a	pentose	do	nn	é	chamada	de	
fosfoéster	também.		
Então	uma	ligação	fosfoester	ocorre	entre	o	carbono	de	uma	açúcar	e	o	oxigênio	de	um	
fosfato.		
Então	temos	duas	ligações	fosfodiester,	porque	são	duas	ligações	fosfoéster,	uma	que	já	tava	
no	nn	quando	ele	tava	sozinho	la,	que	ta	entre	o	fosfato,	O	e	C	e	ai	quando	o	nn	vai	se	ligar	na	
fita	do	DNA	que	ta	sendo	feita,	ele	faz	uma	outra	ligação	fosfoéster,	entre	o	O	desse	mesmo	nn	
e	o	C	3’	do	nn	de	cima	–	a	maioria	chama	fosfodiester	apenas	a	ligação	que	ocorre	entre	o	
fosfato	e	o	açúcar	do	outro	nn,	ou	seja,	ta	entre	dois	nn.	Mas	na	realidade	ela	é	fosfoester	e	é	
chamada	de	fosfodiester	pq	tem	duas.	Aqui	em	baixo	ta	uma	representação	dessas	duas	
ligações.		
Fosfoester:	ligação	entre	o	O	de	um	fosfato	e	um	C.		
	
	
Dessa	forma,	eu	só	consigo	adicionar	nn	no	C	3’	da	pentose,	então	a	replicação	sempre	ocorre	
no	sentido	de	5’	3’.	A	polimerização	só	ocorre	no	sentido	5	linha	3	linha,	pq	só	no	carbono	
numero	3	que	tenho	a	hidroxila	livre	o	que	permite	a	ligação	fosfoester.	Cresce	nesse	sentido,	
no	sentido	do	C	5’	para	o	3’.		
Tem	uma	enzima	que	catalisa	a	adição	desses	desoxirribonucleosideo	(dNTPs,	que	fala	nn	
também	mas	temos	que	saber	que	não	é)	na	fita	nova,	chamada	de	DNA-polimerase.	Essa	
enzima	usa	energia,	e	essa	energia	vem	da	quebra	de	dois	fosfatos	desse	dNTP	que	ta	
chegando,	você	quebra	duas	ligações	que	estão	entre	os	fosfatos	dessa	molécula	que	ta	
chegando,	com	isso,	sai	dois	fosfatos	e	o	nn	que	fica	ali	na	fita	fica	um	nn	com	um	fosfato	só.	
QUE	COISA	MARAVILHOSA.		
A	polimerase	reconhece	a	extremidade	OH	do	nn	que	tava	ali	no	C	3’	para	adicionar	um	outro	
nn.		
E	quando	ta	começando	a	replicação,	como	que	a	polimerase	add	outro	nn	sendo	que	não	tem	
nenhum	OH	ali	livre	pra	ela	reconhecer,	já	que	não	tem	nenhum	nn	ali?	COMO	QUE	COMEÇA	
ESSA	ADIÇÃO?	ESSE	PRIMEIRO	NN	VAI	SE	LIGAR	ONDE	ALI	SE	NÃO	TEM	NENHUM	ALI?	Precisa	
de	uma	outra	enzima	que	vai	la	e	coloca	o	primeiro,	esse	início.		
A	polimerase	não	faz	síntese	de	DNA	de	novo	(do	zero)	ela	só	add	novos	nn	ali.	Essa	
polimerase	tem	um	sítio	catalítico	que	promove	essa	ligação	fosfodiéster	que	é	o	P	e	um	outro	
sitio,	o	E	que	tem	enzimas	chamadas	de	exonuclease.		
Essas	enzimas	chamadas	de	exonuclease	que	são	responsável	por	retirar	nucleotídeos	por	
erros	que	possam	existir,	pq	ela	pode	add	um	nn	errado	ali,	então	ela	mesmo	retira.	E	essas	
exonucleases	estão	nesse	sítio	E,	que	é	um	sítio	de	exonuclease.		
Fatores	que	evitam	erros	da	DNA	polimerase	
• Reconhecer	apenas	um	ponto	de	inserção	
• A	função	das	exonucleases	ocorrem	no	sentido	de	3’	5’,	claro,	que	tem	q	ser	ao	
contrário	essa	remoção	ne.		
• Pareamento	de	bases	incorretos.	As	bases	se	ligam	por	meio	de	ligações	de	
hidrogênio,	3	entre	C	e	G	e	que	tem	um	formato	e	2	entre	A	e	T	que	tem	um	outro	
formato.	E	quando	tem	pareamento	incorreto,	tipo	T	com	C,	o	C	fica	com	energia	livre	
ai,	e	isso	é	ele	ficar	instável,	sendo	que	ele	precisa	ficar	estável	e	não	pode	ter	energia	
livre	ai	e	isso	gera	um	formato	errado	também,	com	isso,	a	polimerase	reconhece	essa	
energia	livre	e	esse	formato	errado.	Nessa	imagem	abaixo,	da	pra	ver	que	esse	
pareamento	incorreto	leva	a	uma	mudança	na	geometria	dessa	molécula,	tem	uma	
coisa	ali	que	não	era	pra	ter.		
	
Não	existe	apenas	uma	polimerase,	tem	vários	tipos	que	variam	em	pro	e	eucariotos.		
• Procariotos:	tem	a	I,	II	e	III.	Elas	possem	a	mesma	função,	polimerização	e	
exonuclease,	mas	algumas	vão	fazer	esse	serviço	mais	rápido	que	outras.	A	principal	
em	procariotos	é	a	de	número	3,	que	tem	uma	taxa	de	polimerização	(colocar	nn)	de	
cerca	de	1000	por	segundo,	ou	seja,	muito	rápido.	A	I	é	a	mais	devagar,	coloca	cerca	
de	20	e	a	II	é	a	intermediária,	coloca	cerca	de	40	por	segundo.		
Essa	número	I,	apesar	de	ser	lenta	tem	um	papel	de	exonuclease	super	importante,	ela	
consegue	retirar	nn	no	sentido	3	linha	5	linha	mas	também	no	sentido	contrário,	de	5	linha	pra	
3	linha.	Os	procariotos	podem	ter	esses	3	tipos	de	polimerase	em	um	mesmo	ser.	A	I	é	a	
principal	no	reparo	e	a	3	é	a	principal	de	todas.		
	
• Eucariotos:	tem	5	tipos,	a	alfa,	delta,	épsilon,	beta	e	gama.	A	gama	só	ocorre	pra	
replicação	do	DNA	mitocondrial,	então	o	prof	não	vai	cobrar.	O	resto	ele	vai	que	ta	
explicado	abaixo	de	acordo	com	a	sua	importância.		
Ø Delta:	faz	a	mesma	função	da	polimerase	3	dos	procariotos,	elas	são	
equivalentes	e	essa	aqui	que	replica	o	DNA.		
Ø Épison:	faz	a	mesma	coisa	que	a	delta	só	que	em	uma	porção	menor.		
Ø Alfa:	tem	papel	na	fita	descontínua	do	DNA	
Ø Beta:	ta	envolvida	no	reparo	do	DNA.		
	
	
Segunda	parte	da	aula	
Origem	de	replicação:	é	o	local	onde	o	DNA	se	abre	para	ocorrer	a	replicação,	e	ela	precisa	se	
manter	aberta	pq	tem	uma	atração	entre	essas	bases	nitrogenadas	que	se	não	tiver	uma	coisa	
ali	mantendo	a	fita	aberta	elas	se	juntam	de	novo,	e	tem	enzimas	que	impedem	as	fitas	de	se	
juntarem	novamente.	Essas	origens	de	replicação	são	regiões	ricas	em	A-T	por	ser	mais	fácil	
ne,	por	ter	só	2	ligações	e	nosso	genoma	temos	em	torno	de	30	mil	pontos	de	origens	de	
replicação	nos	humanos,	em	procariotos	temapenas	uma	origem	de	replicação.		
Forquilhas	de	replicação:	o	DNA	se	abrindo	fica	com	um	formato	de	Y	nos	dois	lados,	região	
essa	chamada	de	forquilhas	de	replicação.		
O	processo	de	replicação	é	bidirecional,	eu	replico	nos	dois	sentidos,	vai	abrindo	de	um	lado	e	
do	outro,	nos	dois	lados.		
Enzima	helicase:	são	enzimas	responsáveis	por	degradar	as	ligações	de	hidrogênio,	ou	seja,	
vão	abrindo	a	fita	de	DNA,	e	pra	isso	ela	gasta	ATP.		
Fator	replicativo	A	ou	pp	SSB:	Em	eucariotos,	temos	uma	pp	chamada	de	fator	replicativo	A,	
nos	procariotos	já	é	chamada	de	proteína	ligadora	de	fita	simples,	e	essas	pp	interagem	no	
DNA	de	fita	única	e	inibem	o	repareamento	de	bases.	Essa	fator	replicativo	A	é	uma	pp	grande	
e	apenas	uma	pp	interage	com	uma	região	de	8	bases	de	DNA,	então	é	bem	grande	assim	ne.		
Braçadeira/Cinta	deslizante	(PCNA	em	eucariotos):	é	uma	pp	que	mantem	a	dna	polimerase	
presa	a	fita	do	DNA,	pq	se	não	ela	sai.		
Só	consigo	replicar	se	tiver	PCNA,	então	se	tiver	um	laudo	falando	que	20%	das	células	são	
positivas	para	PCNA,	significa	que	20%	delas	estão	replicando.	E	olha	o	PCNA	pq	ele	só	aparece	
quando	ta	replicando,	diferente	da	polimerase	que	pode	ta	sempre	ali	até	em	células	que	não	
estão	se	replicando.		
Primeiro,	uso	uma	fita	3’	5’	pra	fazer	uma	fita	5’	3’,	o	contrário,	e	ai	vai	indo	e	essa	fita	é	
chamada	de	fita	líder,	que	ocorre	de	maneira	contínua.		
Agora	na	fita	de	baixo	do	DNA	antigo,	ela	já	tem	o	sentido	5’	3’,	se	fosse	no	mesmo	sentido	da	
fita	líder	não	daria	certo	pq	a	polimerase	só	funciona	no	sentido	5’	3’,	dessa	forma,	a	síntese	
de	uma	nova	fita	tem	que	ser	no	sentido	contrário	da	abertura	das	forquilhas	de	replicação,	
meio	que	de	tras	pra	frente,	dessa	maneira,	abriu	uma	parte,	ai	vai	e	faz	no	sentido	5’	3’	de	
trás	pra	frente,	e	ai	depois	vai	pra	próxima	forquilha	e	faz	isso	de	novo,	fita	essa	que	é	
chamada	de	fita	descontínua	ou	retardada.		
	
Esses	pedaços	que	estão	sendo	sintetizados	são	chamados	de	fragmentos	de	okazaki.		
DNA	primase:	é	uma	enzima	que	sintetiza	os	pequenos	iniciadores	de	RNA	produzidos	na	fita	
retardada,	usando	DNA	como	molde.	Ela	faz	esse	acréscimo	dos	primeiros	nn	ali	pra	
polimerase	começar	o	seu	trabalho,	e	ela	trabalha	nas	duas	fitas.	A	dna	primase	add	primers	
(peq	seq	de	nn	de	RNA)	ali	na	fita	onde	vai	se	inicar	a	replicação,	e	ai	a	partir	da	add	desse	
primer,	a	polimerase	reconhece	a	extremidade	OH	3’	que	ficou	livre	ali	e	vai	add	nn.		
E	ai	as	exonucleases	depois	retiram	esses	primers	e	a	polimerase	polimeriza	esses	buracos	que	
ficaram.	
	
A	descontínua	precisa	de	vários	primers	e	a	contínua	de	um	só.		
• Procariotos:	abro	a	fita	de	dna,	add	os	primers	e	a	fita	contínua	vai	sendo	feita	pela	
poli	III.	Na	descontínua	ocorre	do	mesmo	jeito	que	a	fita	descontínua	nos	eucariotos.		
• Eucariotos:	é	a	mesma	coisa,	o	mesmo	processo.	Ou	seja,	é	tudo	igual	em	pro	ou	
eucariotos,	só	muda	o	nome	das	enzimas.	A	polimerase	delta	vai	fazendo	a	extensão	
da	fita	contínua	e	a	descontínua	a	primase	vai	colocando	os	primers	e	a	polimerização	
é	feita	inicialmente	pela	polimerase	alfa	e	a	delta	depois	vai	e	continua	a	adicionar	os	
nn	nessa	fita	descontinua.	Então	na	fita	descontinua,	a	extensão	é	feita	pela	alfa	e	
delta	e	a	contínua	apenas	pela	delta.		
A	DNA	polimerase	completa	os	nn	depois	que	os	primers	são	retirados	mas	ela	não	consegue	
ligar	os	fragmentos,	quem	liga	são	enzimas	chamadas	de	DNA	ligase.	Ela	faz	isso	realizando	
uma	ligação	fosfodiéster	entre	os	fragmentos	de	okazaki	após	a	retirada	dos	primers	e	o	
alongamento	da	DNA	polimerase	–	a	ligase	só	atua	na	fita	descontínua,	pq	na	contínua	não	
precisa	ligar	nada	não.		
Topoisomerases:	o	DNA	quando	ele	for	abrindo	vai	tendo	uma	super	tensão	no	DNA	la	na	
frente,	então	existe	essas	enzimas,	topoisomerases	que	vão	aliviar	essa	super	tensão	do	DNA	
por	meio	de	quebras	que	elas	fazem	na	dupla	hélice,	e	ai	com	isso	o	DNA	não	fica	embolado,	
super	tensionado	e	acabe	se	quebrando.	Tenho	tipo	I	e	tipo	II	de	topoisomerase,	a	do	tipo	1	
causa	a	quebra	de	uma	fita	do	DNA	(de	uma	parte	que	ainda	não	foi	aberta,	la	na	frente	que	ta	
tensionado)	ai	a	tipo	1	vai	la	e	faz	uma	pequena	quebra	em	uma	fita	do	DNA,	desfaz	a	ligação	
fosfodiester	dos	nn	e	ai	quando	essa	supertensão	melhora,	é	resolvida,	essa	topoisomerase	
tipo	1	mesmo	refaz	essa	ligação	que	ela	quebrou.		
	
	
A	topoisomerase	2	quebra	duas	fitas	de	DNA,	pq	ela	interage	com	as	duas	fitas	e	causa	uma	
pequena	quebra	nas	duas	fitas	de	DNA	e	ela	mesmo	refaz	essas	ligações	quebradas.	Se	tiver	
uma	supertorsão	no	DNA	ele	pode	quebrar,	então	isso	é	feito	pra	evitar	isso.		
Então	tipo,	no	câncer	todas	as	células	neoplásicas	possuem	mutação	nas	exonucleases	ne.		
Telômeros:	a	fita	molde	da	fita	descontínua,	la	no	seu	finalzinho	3’,	tem	uma	região	muito	
repetitiva	de	G	e	de	T	–	chamada	de	região	telomérica,	telômeros.	A	partir	disso,	uma	enzima	
chamada	telomerase,	que	possui	um	seq	de	RNA	em	seu	interior,	reconhece	essa	região	e	
sintetiza	DNA	a	partir	do	RNA	que	ela	tem,	utilizado	como	molde.	Esse	DNA	sintetizado	é	
acoplado	na	fita	molde,	aumentando	o	seu	tamanho,	que	tem	função	de	manter	a	integridade	
do	DNA.	Então	as	telomerases	estendem	os	telômeros,	e	esses	telômeros,	essas	regiões	
repetitivas	no	final	da	molécula	de	DNA	é	a	parte	que	fica	na	extremidade	dos	cromossomos,	
meio	que	protegendo	a	parte	interna	deles	e	essa	região	é	um	pouco	degradada	a	cada	
replicação	do	DNA	e	para	ela	não	acabar	de	vez,	tem	a	ação	dessa	telomerase,	que	aumenta	o	
telômero.	A	partir	do	seu	aumento,	outro	fragmento	de	okazaki	é	produzido	e	a	parte	mais	
final	do	DNA	continua	com	fita	simples,	pq	o	ultimo	primer	não	chega	la	e	esse	ultimo	primer	
não	é	substituído	por	DNA	pq	não	tem	nenhuma	extremidade	OH	disponível	no	fragmento	
vizinho,	do	lado	(que	não	tem	nada)	pra	polimerase	agir,	já	que	ela	substitui	os	primers	por	
DNA	utilizando	o	OH	disponível	no	fragmento	vizinho	para	add	nn.		
	
A	causa	da	gente	envelhecer	são	os	encurtamentos	dos	telômeros	pq	tem	uma	degradação	
assim	da	telomerase	com	o	passar	do	tempo.		
Um	dos	pilares	das	células	neoplásicas	é	ter	replicações	seeeempre	de	telomerases,	diferente	
das	células	normais	que	a	gente	tem	uma	limitação	replicativa	de	telomerase.		
	
Alça	T	protege	o	DNA	contra	quebras.		
	
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfqtQbT_HoaxWcTC1yVsNOQ6zYT23k14JdEMT8S
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