a biossíntese de proteínas insere-se no dogma central da biologia molecular sede da informação...

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