Genética Molecular

Replicação do DNA

Replicação do DNA

Replicação: ação ou processo de duplicação ou reprodução. Uma entidade original dá origem a cópias com propriedades semelhantes.

Ocorre na fase S da interfase

Replicação do DNA

Meselson & Stahl (1958): A replicação do DNA é semiconservativa.

Replicação do DNA

Replicação em procariotos

• Iniciação

• Alongamento ou extensão

• término

Replicação em procariotos

Iniciação

Origem de replicação – reconhecida por um complexo de proteínas (Primossomo).

Quebra de pareamneto de bases – DNA helicase – “Forquilha de Replicação”.

Origem única de replicação (oriC) – bidirecional.

oriC – ligação da proteína de iniciação DnaA – catálise de dois hexâmeros da helicase replicativa DnaB - desnaturação da hélice – SSBs se ligam as fitas simples – desligamento da DnaC (inibidora) – transmigração da DnaB na direção 5´->3´, e sintese de oligonucleotídeos iniciadores (primers) através de interação curta com a primase DnaG – combinação da DNA polimerase III com a DnaB = primossomo completo >>> início da fase de extensão.

Replicação em procariotos

Replicação em procariotos

Topoisomerases (DNA girase)

É necessário que a fita de DNA seja desenrolada, para evitar superelicoidização.

Tipo I – passa a fita não quebrada por dentro da outraTipo II – quebra ambas fitas e passa um fragmento da hélice

Ovobiocina e ácido oxolínico – inibem a ligação da DNA ligase ao DNA.

Replicação em procariotos

Extensão

Síntese do DNA a partir da DNA polimerase III.

Necessidade de iniciadores (primers) para começar a síntese da novo fita de DNA a partir da fita molde –- DNA polimerase catalisa a reação de desidratação entre hidroxila do carbono 3’ e fosfato do carbono 5´ (ligação fosfodiéster). Sem carbono 3´ não há síntese de DNA.

Catálise da reação exclusivamente da direção de leitura 5´ -> 3´.

Uma das fitas é sintetizada continuamente (fita líder), enquanto a outra o é de maneira descontínua (atrasada ou não-líder) – formação dos fragmentos de Okasaki.

Replicação do DNA

Fragmentos de Okasaki

Cada fragmento terá um primer.

Quando a DNA pol encontra o primer seguinte ela pára, e a DNA polimerase I remove os primers do início do fragmento adjacente.

Uma DNA ligase faz a ligação entre os fragmentos.

Tanto a DNA pol III quanto a DNA pol I possuem atividade exonucleásica 3´-> 5´ (proff reading)

Replicação em procariotos

Término

Reconhecimento de sequências consenso e ligação da proteína Tus – atividade contra-helicase – inibição da abertura da fita de DNA – interrupção do movimento da forquilha de replicação.

DNA ligase une as duas extremidades das foquilhas quando se encontram.

Replicação do DNA

Replicação em eucariotos

Várias origens de replicação – forquilhas de replicação progridem por sequências curtas.

Início da replicação envolve replicadores e origin recognition complex (ORC) uma proteína heteromérica que se liga aos replicadores.

No início de G1, proteínas se ligam ao ORC estabelecendo um complexo pré-replicação (pre-RC), que se forma somente durante uma janela de oportunidade em G1.

Uma das principais proteínas que se ligam ao pre-RC é Cdc6p (proteína ativadora de replicação).

Replicação em eucariotos

Replication Licensing Factors (RLFs) se liga ao pre-RC, para permitir a replicação do DNA.

Daí, duas proteínas quinases atuam sobre pre-RC, sendo uma delas a cyclin B-CDK.

Fosforilação pela cyclin B-CDK causa: • Desligamento de Cdc6p do complexo• Dissociação de algumas proteínas MCM

(RFLs)• Ativação de Cdc7p-Dbf4p que fosforila o

complexo MCM.

A fosforilação do complexo MCM coloca a célula em estágio S.

Replicação em eucariotos

Animação em shockwave

Replicação em eucariotos

Encurtamento da molécula de DNA durante sucessivas replicações.

A extremidade 3´da fita não-lider pode não ser copiada porque o fragmento de Okasaki final não pode receber um primer.

– fita não-líder menor do que a fita molde – o que resultará ao longo de gerações de

replicação em moléculas-filhas menores do que a molécula-mãe.

Telômeros: sequências de DNA minisatélites in tandem que ficam nas extremidades dos cromossomos.

Atividade da telomerase compensa o encurtamento da molécula de DNA através da manutenção do tamanho do telômero por meio de adição de sequência repetidas.

Replicação em eucariotos

Diferenças entre replicação de procariotos e eucariotos:

•Primase é parte constitucional da DNA polimerase .•Eucariotos possuem cinco tipos de DNA polimerase

DNA pol Função

Replicação do DNA nuclear (fita descontínua)

Reparo do DNA

Replicação do DNA mitocondrial

Replicação do DNA nuclear (fita contínua)

Reparo do DNA

Término da replicação em eucariotos:

Forquilha de replicação alcança a extremidade da molécula parental ou uma outra forquilha de replicação na direção oposta.

Replicação mitocondrial

Semelhante a que ocorre em procariotos

Atuação da DNA pol

Unidirecional e começa em origens específicas:

• Fita H – a origem está na alça D e apenas depois de cerca de dois terços da fita H filha tenham sidos sintetizados é que a origem da replicação para a fita L se torna exposta.

• Fita L – prossegue na direção oposta, usando a fita H como molde