Replicação do DNA Profª Marília Andrighetti. Replicação do DNA Todos os organismos devem...
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Replicação do DNAProfª Marília Andrighetti
Replicação do DNA• Todos os organismos devem duplicar o seu
DNA com extrema precisão antes de cada divisão celular;
• Mecanismos básicos de replicação:
Separação das cadeias de DNA
Cópia de cada cadeia que serve como molde
Síntese da nova cadeia complementar
Replicação semi-conservativa
Existem origens de replicação
• Se a replicação começasse por um extremo da molécula de DNA e terminasse em outro, estima-se que seria necessário 1 mês para o cromossomo humano se replicar;
• No genoma procarioto existem uma origem de replicação; já em células eucariontes existem múltiplas origens de replicação.
• Em um cromossomo médio existem, pelo menos 200 origens de replicação;
• Unidades de replicação (replicons): início da replicação em várias origens ao longo do genoma.
Replicação é bidirecional
• Uma vez iniciada a replicação em cada ponto da origem ela se propaga para os dois lados da molécula de DNA até encontrar replicons vizinhos
• Replicação bidirecional envolve duas forquilhas de replicação que se locomovem em direções opostas.
Replicação é semidescontínua
• A polimerização dos desoxirribonucleotídeos na síntese do DNA acontece somente na direção 5’ 3’;
• Porém, as duas fitas são antiparalelas.... logo, como ambas as fitas podem ser sintetizadas simultaneamente???
• A cópia da cadeia parental 3’ 5’ pode ser sintetizada continuamente. Essa cadeia filha que avança na direção 5’ 3’ recebe o nome de cadeia lídercadeia líder ou cadeia contínuacadeia contínua;
• A cadeia parental 5’ 3’ deve ser copiada de forma descontínua, a qual recebe o nome de cadeia retardatáriacadeia retardatária, ou cadeia descontínuacadeia descontínua.
Replicação é semidescontínua
• Os fragmentos da cadeia
descontínua recebem o nome de
fragmentos de Okazakifragmentos de Okazaki;
• São cadeias curtas: Procariontes: 1000-2000pb;
Eucariontes: 200-300pb.
Origens de replicação
• Locais com sequência específica fácil de separar
• Ligam proteínas iniciadoras
• Quando acionadas, essas proteínas permitem o início da replicação
Origens de replicação
Tendem a ser ativadas em grupo, formando unidades de replicação.
Replicação
• DNA Polimerase • Sentido 5’ → 3’• Nucleotídeos 3P
são adicionados– Liberação de
Pirofosfato
Micrografia, bolha de replicação
Forquilhas de replicação
Forquilha de Replicação
Primase
• Sintetiza um primer de RNA contendo aproximadamente 11 bases; fornece 3’ OH
• DNA-polimerase adiciona os nucleotídeos iniciais na origem de replicação dos pequenos fragmentos de Okazaki;
Replicação das fitas
• Fita líder– Primase age uma vez
• Fita retardada– Primase age várias vezes– Fragmentos de Okasaki
Direções de replicação na Forquilha
Desenovelamento do DNA
• Proteínas de ligação a fita simples (SSPs)• DNA helicase
– Quebra pontes de H
• DNA topoisomerases- Relaxam o estresse contorcional imposto pelo desenrolamento;
Forquilha de replicação
Polaridade da síntese define fitas líder e retardada (descontínua)
DNA polimerase• Enzimas que catalisam a
reação de síntese do DNA.
• Adiciona nucleotídeos tri-fosfato à extremidades 3’OH livre.
• Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na direção 5’-3’.
• Incapaz de fazer DNA do zero (precisa ter extremidade 3’OH livre).
• Possui mecanismo de correção de erros (exonuclease 3’-5’)
DNA-polimerases - Procariotos
TipoTipo Função Função
DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5’ 3’;Atividade de exonuclease 3’5’ Remove o primer de RNA da fita descontínua.
DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo.
DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5’ 3’. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA
DNA-polimerases - Eucariotos
TipoTipo Função Função
DNA Polimerase α (alfa) Replicação do cromossomo nuclear (fita descontínua)
DNA Polimerase δ (delta) Replicação do filamento contínuo do cromossomo nuclear
DNA Polimerase ε (épsilon) Reparo do DNA do cromossomo nuclear
DNA Polimerase β (beta) É pequena e atua no reparo de DNA
DNA Polimerase γ (gama) Replicação de DNA mitocondrial
DNA Replication
• DNA Pol precisa de um molde inicial
• Primase: gera um molde de RNA complementar
• A DNA Pol III agora é capaz de adicionar bases à extremidade 3’OH
Eliminação dos
fragmentos de Okasaki
DNA Pol I
Mecanismo da enzima Ligase
Visão geral
Repare na posição do primer de
RNA
Reparo pela Polimerase
• Mecanismo de verificação(Proof-reading)
• DNA-polimerase possui– Uma atividade de
polimerização 5’→ 3’– Uma atividade de
exonuclease 3’→ 5’
Reparo pela Polimerase
• Mecanismo de verificação(Proof-reading)
• DNA-polimerase possui– Uma atividade de
polimerização 5’→ 3’– Uma atividade de
exonuclease 3’→ 5’
DNA Repair
• Checagem de pareamento incorreto(eucariotos)
• Proteínas especiais para reparo do erro
E as extremidades dos cromossomos?
Ciclo celular
• A replicação do DNA é regulada temporalmente
• Fase S do ciclo celular
• Ciclinas
Conclusões
• Replicação semi-conservativa• Bolha de replicação avança em duas direções• Fita líder e fita retardada• Helicases e topoisomerases desenrolam o DNA• Primase faz o primer• DNA polimerase III, DNA polimerase I• DNA ligase• Telomerase