Replicação do DNA

Vera Andrade

DNA• Macromoléculas polinucleotídica• Nucleotídeo

• Açúcar• Base nitrogenada• Ácido fosfórico

• Enzima DNA-polimerase

Polimerização da molécula de DNA 5’ para 3’

DNA-polimerase

Molécula de DNA

DNA composto por vários nucleotídeos (açúcar + base nitrogenada + grupo fosfato)

Bidirecional5’ 3’

Replicação do DNAVídeo – parte 1

Duplicação do DNA

Célula na interfase Célula na fase de síntese da mitose ou meiose

Mecanismos básicos de replicação• Processo semiconservativo• Início da replicação• Direção da replicação• Desenrolamento do DNA• Enzimas e proteínas – Helicase, Topo-isomerases, Proteínas de ligação

a fita simples de DNA (SSBPs), DNA-polimerases, DNA primase, Ligases

• Primers - iniciadores • Replicação do DNA

Processo semi-conservativo

As fitas originais se separam

Nucleotídeos LIVRES encaixam –se nas fitas

Início da replicação• Inicia numa zona da cadeia

de DNA rica em sequências A=T, denominada origem de replicação

• Em procarionte, plasmídeos e vírus – 1 origem de replicação

• Em eucariontes – várias origens de replicação

Direção da replicação - Bidirecional

• A adição dos nucleotídeos para o alongamento da cadeia é sempre no sentido 5’ 3’

Semi-conservativa e BidirecionalA replicação é bidirecional e semiconservativa

Uma molécula de DNA

Duas moléculas de DNA, semiconservativa, uma fita velha e uma fita nova

Bolhas de replicação

Forquilhas de replicação

Nas células eucariontes são abertos várias origens de replicação, formam "bolhas de replicação" ou replicons

Desenrolamento do DNAEnzima Helicase• Nas origens de replicação,

enzimas chamadas de helicases abrem a cadeia de DNA para ambos os lados, quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases dando origem a bolha de replicação

Desenrolamento do DNATopo-isomerases• As topo-isomerases são enzimas

que permitem as alterações no grau de superenrolamento do DNA

• Promovem a quebra transitória de ligações fosfodiéster, gerando uma forma intermediária, na qual a proteína continua ligada ao DNA, covalentemente

Desenrolamento do DNAProteínas de ligação a fita simples de DNA (SSBPs)

• Proteínas de ligação a fita simples (SSBPs)• DNA helicase - Quebra pontes de H

DNA Helicase

Proteínas de ligação a fita simples (single-stranded DNA binding protein - SSBPs)

Enzima DNA polimerase• Enzima que catalisa a adição de

nucleotídeos à extremidades 3’ de uma fita de DNA

• Precisa de um molde• A cadeia molde complementar

• Mecanismo de polimerização é no sentido 5’ 3’

• Incapaz de fazer DNA do zero (precisa ter extremidade 3’OH livre)

• Possui mecanismo de correção de erros no sentido 3’ 5’

Tipos de DNA polimerase• DNA polimerase I

• Descoberta em E. coli (1956), remove o primer de RNA da fita descontínua

• DNA polimerase III• Descoberta em E. coli (1970),

principal enzima que realiza a replicação em procariotos

• DNA polimerase II• Lenta, envolvida em reparo do

DNA

• DNA polimerases em eucariontes

• α-4 sub-unidades• δ-2 • ε-enzima

Primers - iniciadores

• DNA polimerase III, antes de acrescentar um novo nucleotídeo, volta atrás e verifica se não errou• Como ela sempre tem que voltar, como ela vai iniciar uma nova molécula colocando o

nucleotídeos?

Enzima DNA primase

Para haver síntese da molécula de DNA é necessário um primerNenhum DNA é formado sem um primer Primase é

liberada

A Primase se liga ao DNA e sintetiza um primer de RNA, com aproximada/ 11 bases; fornece 3’ OH

Quando o primer está completo, a DNA polimerase III se liga e

sintetiza o novo DNA DNA polimerase III

Molde de DNA

Primer de RNA

Primer de RNA Novo DNA

DNA Ligases

Liga os fragmentos de fragmentos de Okazaki

Replicação do DNA

• Após a síntese do primer, a DNA polimerase III continua o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia

• Como a DNA polimerase III atua para ambos os lados da origem de replicação, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação

• Esta cadeia é sintetizada de modo contínuo e denomina-se cadeia contínua – fita líder

Replicação do DNA

• Na outra parte da cadeia a direção da replicação é contrária à direção da síntese

• Esta cadeia chama-se cadeia descontínua• A primase sintetiza vários primers ao longo da cadeia, uma

próximo da origem de replicação e outra a maior distância

Replicação do DNA

• Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki

• Um fragmento de Okazaki é um pequeno fragmento de DNA (com um primer de RNA no termino 5') criado na cadeia atrasada durante a replicação do DNA

Replicação das fitasFita líder - Primase age uma vez

Fita retardada - Primase age várias vezes - Fragmentos de Okasaki

Replicação do DNA

Replicação do DNA

Replicação do DNA

• Entre os fragmentos existem os primers que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de outra DNA polimerase , a DNA polimerase I

• Como a DNA polimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses os fragmentos, formam-se lacunas entre o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro

• Esses nucleotídeos são posteriormente ligados pela DNA ligase

Replicação do DNA

• As partes finais da cadeia de DNA denominadas telômeros são sintetizadas pela enzima telomerase

Replicação do DNAVídeo – parte 2

Revisão•Desenhe o processo de replicação do DNA