estrutura e replicação do dna

Primeira pergunta:

Muitos modelos tentaram representar o DNA anteriormente. O químico russo Phoebus A. T. Levene, em 1909, trabalhando em seu laboratório no Instituto Rockefeller havia mostrado que o DNA continha as quatro bases nitrogenadas - Adenina (A), Guanina (G), Timina (T) e Citosina (C) - e que estas estariam arranjadas na forma de uma coluna vertebral, isto é, composta de fosfato e açúcares, com as bases nitrogenadas ligadas a elas. Levene estava convencido de que, com ácidos nucléicos e proteínas no núcleo, as moléculas de proteínas armazenavam todas as informações genéticas nos cromossomos. Mas a teoria de Levene sobre a função do DNA ser unicamente manter unidas as moléculas de proteína revelou-se incorreta, pelas revelações posteriores de Frederick Griffith.

Griffith vinha estudando a bactéria que causa a pneumonia,Diplococcus pneumoniae. Seus estudos mostraram evidências da importância do DNA na hereditariedade da bactéria. Embora a maioria da comunidade científica tenha ignorado esses resultados obtidos por ele, foi a partir de então que alguns grupos de pesquisa realizaram estudos cujos resultados aumentavam as evidências de que o DNA era o 'princípio transformante', como o material genético era mencionado. Após a realização de cálculos com as quatro bases nitrogenadas, A, G, T e C, Griffth construiu o seu modelo, no qual propôs que as mesmas estariam dispostas lado a lado, ligadas entre si por átomos de hidrogênio.

Entre os cientistas que buscavam desvendar a estrutura do DNA, estava Rosalind Franklin, especialista em Raios-X que, em 1951, divulgou o que seria a sua versão sobre o DNA. Para ela, que era colaboradora de Maurice Wilkins no laboratório de difração de Raios-X no King's College, em Londres, a difração de Raios-X parecia confirmar que a estrutura do DNA era helicoidal. Algo entre duas e quatro cadeias helicoidais entrelaçadas. Muito parecido ao modelo proposto por Levene. Como Franklin não acreditava na construção de modelos para confirmar seus resultados, continuou seus cálculos, ignorando pequenos detalhes como a localização das bases, que teria visto em um modelo tridimensional.

Há 50 anos, no dia 7 de março de 1953, no laboratório Cavendish, na Inglaterra, Francis Crick e James Watson concluíram que a molécula do DNA tem a estrutura de uma dupla hélice, uma descoberta que daria novos rumos à ciência. A partir de então, a biologia molecular tornou-se, de fato, uma ciência que hoje, com meio século de avanços, traz à cena a transgênese, a genômica e a possibilidade da clonagem reprodutiva.

No dia 25 de abril daquele ano, a revista Nature publicou o artigoMolecular Structure of Nucleic Acids (Estrutura Molecular dos Ácidos Nucleicos), primeiro de uma série sobre o tema. Com menos de mil palavras e um gráfico simplificado, o trabalho descrevia a estrutura da molécula. A representação a que chegaram Crick e Watson é a de uma longa molécula, constituída por duas fitas enroladas em torno de seu próprio eixo, como se fosse uma escada do tipo caracol. A ligação entre elas é feita por pontes de hidrogênio, que são ligações fracas, isto é, que se rompem com facilidade, ficando as bases nitrogenadas com o papel de corrimão de uma escada circular.

Como as pontes de hidrogenio que liga as bases nitrogenadas sao ligações fracas, ela podem se separar para entrar novas bases nitrogenadas durante a replicaçao do DNA, formando novas duplas helices.

Resposta a quarta pergunta:

A velocidade de síntese de um novo filamento de DNA em humanos é de cerca de 3.000 nucleotídeos por minuto, sendo que em bactérias cerca de 30.000 nucleotídeos são adicionados a uma cadeia de DNA nascente por minuto. Diante desses fatos, fica claro que a maquinaria de replicação do DNA deve funcionar de forma rápida e precisa. Estima-se que ocorra um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção dos erros durante e logo após o processo de replicação do DNA.

A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, visto que cada um dos filamentos complementares da dupla fita parental é conservado durante o processo. Além disso, a replicação do DNA é iniciada em origens únicas, as quais são caracterizadas por uma sequência de bases específicas denominadas origem da replicação. É interessante ressaltar que a partir da origem de replicação, esse processo ocorre bidirecionalmente. Dessa forma, uma nova fita de DNA é sintetizada na direção 5´ para 3´. No entanto, considerando o sentido da replicação e a natureza antiparalela do DNA, percebemos que a fita utilizada como molde só pode ser lida da extremidade 3´ para 5. Como a abertura da dupla fita é gradual a partir da forquilha de replicação e o sentido de replicação deve ser obrigatoriamente na direção 5´ para 3´, a síntese das duas fitas ocorre de forma descontínua, ou seja, em sentidos opostos. Sendo assim, uma fita é sintetizada continuamente, sendo denominada de fita líder, enquanto que a outra (fita tardia) é sintetizada a partir de pequenos fragmentos denominados de fragmentos de Okasaki. 

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