replicação do dna & transposons enzimas e mecanismos envolvidos na replicação e...

Replicação do DNA &

TransposonsEnzimas e Mecanismos Envolvidos na Replicação e Transposição do

DNA

Prof. Henrique S. Costa, M.Sc.

Replicação do DNA e ciclo celular

• Replicação e Ciclo Celular estão intimamente conectados.

• A freqüência do ciclo de replicação deve ajustar-se a velocidade de crescimento da célula.

• O término da replicação necessita ajustar-se à divisão celular.

• Sinais celulares para o crescimento e divisão celular → síntese de proteínas, falta de aminoácidos, ligação entre DNA e membrana celular (mesossomo) etc.

# No processo de divisão celular, os cromossomos precisam estar completos.

# A célula têm de possuir um tamanho celular mínimo necessário.

Replicação do DNA e ciclo celular

# E. coli → 20 minutos (formação de novas gerações)

# Ponto-chave na relação entre replicação e ciclo celular → momento em que o processo de duplicação do cromossomo deve ser iniciado.

# O ciclo de replicação deve ocorrer bem antes do processo de divisão celular.

# Presença de cromossomos com várias forquilhas de replicação em diferentes estágios de desenvolvimento.

PROCARIOTOS

Replicação do DNA e ciclo celular

PROCARIOTOS

EUCARIOTOS

Replicação do DNA e ciclo celular

# Pontos-chave na relação entre replicação e ciclo celular

→ momento em que o processo de duplicação do cromossomo deve ser iniciado.

→ ligação física entre DNA e membrana celular.

# Origem de replicação

→ seqüências GATC (sítios de metilação da Adenina).

• Metilação → adição do radical metil (– CH3) na base nitrogenada tornando o DNA susceptível ao início da replicação.

→ metilases (EcoR1 e BamH1)

PROCARIOTOS

Procarioto → E. coli

Replicação do DNA e ciclo celular

# Origem de replicação

→ formação de DNA hemi-metilado (nova fita sintetizada) que se liga a membrana celular (mesossomo)

→ segregação de cada cromossomo para cada uma das células após a o processo de divisão celular.

PROCARIOTOS

Replicação em ProcariotoA

nel P

eri

ssep

tal

Replicação do DNA e ciclo celular

EUCARIOTOS

• G1 – período variável entre diferentes organismos (iniciam seu ciclo como diplóides).

• S → iniciação das origens de replicação (ao final, a célula é tetraplóide).

• G2 → preparação do núcleo para divisão.

• Mitose → divisão celular (manutenção do número de cromossomos)

Replicação do DNA e ciclo celular

EUCARIOTOS

• Duplicação do material genético → ativação das origens de replicação em diferentes tempos.

# Sinais celulares para o início da fase S → ativação da primeira origem de replicação.

Replicação do DNA e ciclo celular

Origem de replicação

• Características das regiões de início de replicação → presença de grande quantidade de sítios AT.

• Vírus, plasmídeos e células procarióticas → possuem apenas uma origem de replicação.

# Eucariotos → várias origens de replicação.

Origem de Replicação

Origem de Replicação

Replicação em Procarioto

Replicação em Procarioto

• Complexo inicial → ligação de DNaA (proteína) em seu sítio de ligação (4 seqüências repetidas de 9 pb (5’ TTAT(C/A)CA(C/A)A 3’)).

• Complexo aberto → dependente das alterações estruturais no DNA em função do complexo DNaA:oriC (separação das 2 fitas na seqüência de 13 pb). HU, IHF (proteínas) estimulam a reação a partir da estabilização da curvatura do DNA.

• Complexo pré-priming → ligação de DNaB (proteína) na região de 13 pb. Formação do complexo DNaB:DNaC.

# DNaB → mantém as 2 fitas de DNA dissociadas, permitindo que a replicação continue (helicase).

Replicação em Procarioto

Complexo Inicial Complexo Aberto

Complexo Pré-priming

Replicação em Procarioto

Replicação em Procarioto

Proteína Iniciadora Monômero de 52 kDaLiga-se as 4 seqüências de 9pb Ligação Cooperativa 20 a 40 monômeros

Características

Liga-se a origemInduz abertura da fita de DNAPosiciona DnaB em oriC

Função

Replicação em Procarioto

Helicase Hexâmero (54 kDa)Liga-se as 3 seqüências de 13pb Ligação Dimerizada DnaB-DnaC

Características

Liga-se a origem após DnaAUtiliza ATP Preparo para entrada do P’

Função

DnaB

Replicação em Procarioto

Proteínas e genes envolvidos no início da replicação de E. coli

Proteína Gene Função

DnaA dnaA Reconhecimento de oriC

DnaB dnaB Helicase → Ligação na região aberta de 13pb

DnaC dnaC Formação do complexo pré-priming

DnaG dnaG Primase → Sintetiza e posiciona o primer

Girase gyr Remoção de supertorções positivas

SSB ssb Estabiliza DNA de fita simples

HU hup Estabilização da curvatura do DNA

Mecanismos de Replicação

Replicação Semiconservativa

Replicação Conservativa

Replicação Dispersiva

Mecanismos de Replicação

• SEMICONSERVATIVO → as 2 fitas do DNA parental são copiadas, originando moléculas filhas com apenas uma das fitas novas sintetizadas.

Mecanismos de Replicação

1958: Matthew Meselson e Franklin W. Stahl

Marcação do DNA de E. coli 15N Centrifugação de equilíbrio em gradiente

de densidade (Cloreto de Césio)

Mecanismos Básicos