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 cadeia descontínuadescontínua.

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