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A biossíntese de proteínas insere-se no dogma central da biologia molecular
Sede da informação
Processo comprovado
Processo não comprovado
Ácido desoxirribo-nuclêico
Ácido ribonuclêic
o
Há dois tipos: ácido ribonuclêico (RNA), formado por ribonucleotídeos
Ácido desoxirribonuclêico (DNA), formado por desoxirribonucleotídeos
Estrutura das cinco bases encontradas nos ácidos nuclêicos, com abreviaturas e nomencla-tura
Estrutura básica dos ácidos nuclêicos
Ao lado a estrutura do ribonucleotídeo
Adenil-3',5'-uridil-3',5'-citidil-3',5'-guanilil-3'-fosfato
Esta sequência pode ser abreviada: pUpCpGp ou apenas AUCGp
O correspondente desoxirribonucleotídeo seria: d(ATCGp)
A representação abaixo é esquemática; para representar um
desoxirribonucleotídeo basta omitir os grupos 2'-OH
Os pares de bases de Watson-Crick
O DNA apresenta estrutura em dupla fita,
com pareamento obrigatório:
A sempre com T C sempre com G
O pareamento é antiparaleloA existência de sulcos
diferentes (maior e menor) se deve:
(1) Às diferentes estruturas das bordas superior e
inferior das bases
(2) À assimetria dos resíduos de desoxirribose
Watson e Crick também propuseram uma disposição em
hélice (parafuso) das duas fitas
complementares
A estrutura ao lado corresponde ao que hoje se chama de
hélice B do dodecâmero auto-
complementar
d(CGCGAATTCGCG) Atenção para os sulcos maior e menor ao longo
da hélice
Somente as bases dos pares de Watson-Crick tem alta afinidade mútua; isto foi demonstrado em
experimentos como os que estão ilustrados abaixo:
Em termos quantitativos:
B1 + B2 B11B2
Os valores de K quando B1 e B2 são A-U ou C-G são altos; mas, são baixos quando se
trata de A-A, C-C, U-U, A-C, etc.
]B][B[]BB[
K21
21
O pareamento entre as bases de duas cadeias diferentes (fitas) é a regra no DNA
O RNA em geral se apresenta como uma fita única que pode apresentar diveras regiões com pareamento
intracadeia de acordo com as mesmas regras, i.e., A-U e G-C
Pareamento intracadeia também pode surgir no DNA em consequência de certas manipulações
O desnaturamento do DNA implica na perda da estrutura da dupla
hélice e na separação das cadeias que adquirem uma configuração
randômica
Este processo é similar ao que ocorre com as proteínas
O desnaturamento do DNA ou RNA pelo calor costuma ser chamado
de "fusão"
A temperatura na qual 50% do DNA se apresenta na forma desnaturada
recebe a denominação de Tm
Quando o DNA desnaturado pelo calor é resfriado lentamente ele
costuma readquirir sua configuração nativa, i.e., dupla hélice com pareamento intermolecular
Se o resfriamento for crusco, o pareamento é imperfeito, parte
intermolecular e parte intramolecular
O efeito hipercrômico é utilizado para medir
espectrofotometricamente a "fusão" do DNA
Há uma relação linear entre o valor de Tm e o teor em guanina +
citosina no DNA
A citosina no DNA desamina
espontaneamente originando uracila
Esta reação é potencialmente
mutagênica porque a citosina pareia com a
guanina, mas a uracila com a adenina
Na hora da replicação ou transcrição, ocorreria um erro!
Para evitar o erro, existe um sistema de reparo, que substitui a uracila por uma citosina (uracil DNA-
glicosidase)
O grupo metila que distingue a timina da uracila é um sinal de reconhecimento; sem este sinal seria
impossível distinguir a uracila corretamente presente da uracila resultante da desaminação da citosina.
A hidrólise básica depende de uma desprotonização do
grupo 2'-OH da ribose, com formação de um composto
cíclico intermediário
A falta da hidroxila 2' na deoxirribose torna o DNA muito mais resistente à
hidrólise em meio aquoso
Este é o provável motivo pelo qual o DNA e não o RNA
evoluiu como arquivo genético celular
A modificação mais comum é a metilação
Também o RNA tem muitas bases modificadas
As bases modificadas pareiam da mesma forma que as bases originais
Organismo .
Número de pares de bases
(kb)
Contorno (m)
Virus: Polioma, V40 Bacteriófago Bacteriófagos T2, T4, T6
. 5,1 48,6
166
. 1,7 17 55
Bactérias: Mycoplasma hominis Eschericchia coli
. 760
4.000
.
260
1.360Eucariotos (em número haplóide de cromossomos): Levedura Drosófila Humanos Peixe pulmonado
.. . 13.500 165.000 2.900.000 102.000.000
. .
4.600
56.000 990.000 34.700.000
É a forma mais comum de DNA
A hélice é dextrógira
Inclinação dos pares de bases em relação ao plano perpendicular ao eixo: 1o
Progressão por par de bases: 3.4 Å
Vista transversal
Os oxigênios dos anéis de desoxirribose estão em vermelho
O par de bases mais próximo está em branco
A hélice é dextrógira
Inclinação dos pares de bases em relação ao plano perpendicular ao eixo: 19o
Progressão por par de bases: 2.3 Å
Ocorrência: formas bifilamentares do RNA e nos híbridos DNA-RNA
Vista transversal No DNA-A o C3 da desoxirribose está fora do plano
No DNA-B o C2 está fora do plano
A hélice é sinistrógira
Progressão por par de bases: 3.8 Å
A forma B se transforma em Z quando as bases sofrem uma rotação de 180o
Vista transversal
Os oxigênios dos anéis de desoxirribose estão em vermelho
O par de bases mais próximo está em branco
A replicação semi-conserva-tiva foi provada em experimentos nos quais o DNA de Eschericchia coli foi inicial-mente marcado com 15N, mais pesado; nas gerações sucessoras, cultivadas sem 15N, formaram-se DNAs híbri-dos, que não se formariam se a replicação não fosse semi-conservativa
Todas as DNA polimerases operam na direção 5' 3' a partir de um molde antiparalelo
A replicação semi-conservativa se dá a
partir de forquilhas de replicação
Auto-radiografias obtidas com [3H]timidina revelam a estrutura
(olho de replicação)
Diferenciação auto-radiográfica da
replicação unidirecional e bidirecional do DNA
Após marcação fraca com [3H]timidina, uma suspensão de E. coli recebe um pulso de
grande quantidade de [3H]timidina. Alguns
segundos após isola-se o DNA para fazer
autorradiografia. Espera-se padrões diferentes para cada
tipo de replicação
Todas as DNA polimerases conhecidas são capazes de estender fitas de DNA apenas na direção 5' 3'
Como, então, se dá a síntese na direção 3' 5' da forquilha de replicação?
O que ocorre é uma replicação descontínua numa direção e contínua na outra; os fragmentos (de Okasaki) são unidos mais
tarde por uma ligase
Todas as DNA polimerases
precisam de um grupo 3'-OH
para estender a cadeia de DNA
Como, então, se inicia a síntese de
DNA?Uma enzima
chamada primase
(insensível à rifampicina) sintetiza um
PRIMER de RNA tanto na fita
lider como nos fragmentos de
Okasaki
Uma RNA polimerase pode sintetizar também um primer da fita líder
Os tetrâmeros da proteína DnaA ligam a cada um dos
9 pb repetidos no oriC
Provável sequência de eventos durante a iniciação da replica-ção em E. coli na
região oriC
Moléculas adicionais de DnaA ligam para formar
uma espécie de nucleossomo
As três regiões de 13 pb ricas em A-T são então
"fundidas"A proteína DnaB separa-se do complexo DnaB-DnaC e entra na região em fusão e
a atividade helicase da DnaB mantém a
conformação randômica
A proteína SSB liga para estabilizar as fitas
separadas
Represen-tação do conjunto replissom
o em cada
forquilha de
replicação
PROTEÍNA FUNÇÃODNA girase Desespiraliza o DNA
SSB Ligação e estabilização da fita simples do DNADnaA Fator de iniciaçãoHU Ligação e estabilização do DNA (semelhante a histonas)
PriA Montagem do primosso, 3'5' helicase
PriB Montagem do primossomoPriC Montagem do primossomoDnaB 3'5' helicase (desespiraliza o DNA)DnaC Chaperona DnaBDnaT Auxilia o DnaC na liberação do DnaB
Primase (iniciase) Síntese do primer de RNADNA polimerase III Elongação (síntese propriamente dita do DNA)DNA polimerase I Elimina o primer de RNA, preenchendo com DNA
DNA ligase Liga covalentemente os fragmentos de OkazakiTer Término
DNA-polimerases dirigidas por RNA ocorrem em vírus
(transcriptase reversa)
RNA-polimerases dirigidas por RNA ocorrem em vírus
e plantas
SUB-UNIDADE
NÚMERO MASSA(kd)
FUNÇÃO
2 37 Incerta 1 151 Forma ligações fosfodiester' 1 155 Liga o molde de DNA 1 50 Reconhece o promotor e inicia a síntese
A enzima de E. coli é complexa (450 kd)
Ela executa várias funções:
1. Procura por sítios de iniciação (sítios promotores) no DNA
2. Desespiraliza um curto trecho da dupla hélice do DNA para liberar um molde de fita única
3. Seleciona o ribonucleosídeo fosfato correto e catalisa a formação de uma ligação fosfodiester; este processo é repetido muitas vezes à medida que a enzima se move ao longo do DNA
4. Detecta sinais de terminação
5. Interage com ativadores e repressores que modulam a velocidade da transcrição