REPLICAÇÃO DO DNA REPLICAÇÃO DO DNA

(enzimologia em procariotos)(enzimologia em procariotos)

A revisão do modelo de Watson & A revisão do modelo de Watson & Crick e replicação semi-conservativaCrick e replicação semi-conservativa

Cromossomos ArlequimCromossomos Arlequim

A replicação e A replicação e E. coliE. coli tem uma tem uma origem apenasorigem apenas

Autoradiografias feitas por J. Autoradiografias feitas por J. Cairns (1963) em DNA de Cairns (1963) em DNA de E. E. colicoli tratadas com meio tratadas com meio contendo Trimidina contendo Trimidina comprovaram que a replicação comprovaram que a replicação é semi-conservativa, é semi-conservativa, bidirecional e que o DNA e bidirecional e que o DNA e circularcircular

Nos eucariotos são abertos várias "bolhas Nos eucariotos são abertos várias "bolhas de replicação" ou repliconsde replicação" ou replicons

A replicaçãoA replicação

Se replicação é semi-conservativa e a Se replicação é semi-conservativa e a polimerização deve ser sempre no sentido 5polimerização deve ser sempre no sentido 5´́→→3´3´

Mas o DNA é antiparalelo ou seja, uma fita Mas o DNA é antiparalelo ou seja, uma fita ocorre no sentido 5’ ocorre no sentido 5’ →→ 3’ e a outra no sentido 3’ e a outra no sentido 3’ 3’ →→ 5’ 5’

Como ocorre então a replicação nos dois Como ocorre então a replicação nos dois sentidos? sentidos? (figura)(figura)

A forquilha de replicação em A forquilha de replicação em E. coliE. coli

As enzimas e suas açõesAs enzimas e suas ações

PolimerasesPolimerases: todas podem tanto adicionar : todas podem tanto adicionar como remover nucleotídeos, somente no como remover nucleotídeos, somente no sentido 5’ sentido 5’ →→ 3’. Quando removem do 3’. Quando removem do finalfinal do do filamento são chamadas de filamento são chamadas de exonucleasesexonucleases. Se . Se os removem em os removem em algum outro lugaralgum outro lugar do do filamento, são chamadas de filamento, são chamadas de endonucleasesendonucleases). A ). A remoção é feita no sentido inverso, ou seja 3’ remoção é feita no sentido inverso, ou seja 3’ →→ 5’) 5’)

DNA Polimerase em DNA Polimerase em E. coliE. coli (procariotos) (procariotos)

TipoTipo Função Função

DNA Polimerase I DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´sentido 5´3´

Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´

Preenche pedaços pequenos de DNA Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de durante a replicação e processo de reparo reparo

DNA Polimerase II DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo, mas Polimerase alternativa de reparo, mas também pode replicar DNA quando o também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado filamento molde é danificado

DNA Polimerase III DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´. É a polimerase primária sentido 5´3´. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA durante a replicação normal do DNA

A replicação do filamento A replicação do filamento leader leader ((replicação contínuareplicação contínua))

Proteínas de iniciação identificam a origem da Proteínas de iniciação identificam a origem da replicação e participam da ligação da DNA helicase replicação e participam da ligação da DNA helicase ao DNAao DNA

A proteína de iniciação acoplada à DNA helicase A proteína de iniciação acoplada à DNA helicase abre o DNA na junção “Y”. As pontes de H se abre o DNA na junção “Y”. As pontes de H se rompem e a molécula se abre como um zíper e se rompem e a molécula se abre como um zíper e se desespiraliza e a ela unem-se a primase e outras desespiraliza e a ela unem-se a primase e outras proteínas (DNA helicase + primase + outras proteínas (DNA helicase + primase + outras proteínas = primossomo).proteínas = primossomo).

As fitas se mantêm separadas durante a replicação As fitas se mantêm separadas durante a replicação graças à ação de uma proteína a Single-strand graças à ação de uma proteína a Single-strand binding proteins - SSBbinding proteins - SSB

A replicação do filamento A replicação do filamento leaderleader (cont.) (cont.)

A primase (que é uma RNA-polimerase) constrói o A primase (que é uma RNA-polimerase) constrói o primer de RNA em uma região não coberta pelas primer de RNA em uma região não coberta pelas SSB.SSB.

A topo isomerase alivia a tensão da espiralização A topo isomerase alivia a tensão da espiralização provocada pela abertura do DNA Ex. DNA giraseprovocada pela abertura do DNA Ex. DNA girase

A DNA polimerase (III) sintetiza as novas cadeias. A DNA polimerase (III) sintetiza as novas cadeias. Elas capturam os nucleotídeos, prontos com um Elas capturam os nucleotídeos, prontos com um trifosfato, os levam ao molde, retiram dois fosfatos e trifosfato, os levam ao molde, retiram dois fosfatos e os ligam ao C 3’ do nucleotídeo anterior. Elas vão os ligam ao C 3’ do nucleotídeo anterior. Elas vão polimerizando muito rapidamente (100.000 polimerizando muito rapidamente (100.000 nucl./min). Outras DNA polimerases preenchem as nucl./min). Outras DNA polimerases preenchem as falhas e corrigem erros.falhas e corrigem erros.

A replicação do filamento A replicação do filamento lagginglagging ((replicação descontínuareplicação descontínua))

Os Fragmentos de Okazaki (complementam o Os Fragmentos de Okazaki (complementam o filamento lagging)filamento lagging)

É formado um primer de RNA pela enzima PrimaseÉ formado um primer de RNA pela enzima Primase Os primers são continuados pela DNA polimerase Os primers são continuados pela DNA polimerase

III até o primer do próximo fragmento de Okasaki.III até o primer do próximo fragmento de Okasaki. DNA polimerase I retira o primer de RNA e DNA polimerase I retira o primer de RNA e

completa o pedaço com nucleotídeos corretoscompleta o pedaço com nucleotídeos corretos Os fragmentos são ligados pelas DNA ligases.Os fragmentos são ligados pelas DNA ligases.

Replicação Replicação contínua x contínua x

descontínua descontínua em em E. coli E. coli

(procariotos)(procariotos)

(para a animação)

O modelo replissomoO modelo replissomo

Duas DNA polimerases III ficam unidas e trabalham Duas DNA polimerases III ficam unidas e trabalham conjuntamente, a helicase e a primase movem-se ao conjuntamente, a helicase e a primase movem-se ao longo do DNA. O filamento leading é alimentado longo do DNA. O filamento leading é alimentado imediatamente pela polimerase, enquanto o filamento imediatamente pela polimerase, enquanto o filamento lagging não é complementado pela polimerase até que lagging não é complementado pela polimerase até que um primer seja colocado sobre o filamento. Isto um primer seja colocado sobre o filamento. Isto significa que um longo pedaço de DNA fica aberto significa que um longo pedaço de DNA fica aberto durante o processo e que a replicação que ocorre durante o processo e que a replicação que ocorre primeiro no filamento leading enquanto a do primeiro no filamento leading enquanto a do filamento lagging ocorre em pulsos filamento lagging ocorre em pulsos (ver animação próxima do real)(ver animação próxima do real)..

A replicação em A replicação em eucariotoseucariotos

Nos eucariotos existem outras DNA Nos eucariotos existem outras DNA polimerase análogas às dos procariotospolimerase análogas às dos procariotos

DNA Polimerase em eucariotos DNA Polimerase em eucariotos Função Função

DNA Polimerase α DNA Polimerase α Replicação do cromossomo nuclear Replicação do cromossomo nuclear (fita lagging) (fita lagging)

DNA Polimerase β DNA Polimerase β Reparo de DNA no preenchimento de Reparo de DNA no preenchimento de espaços do cromossomo nuclear. espaços do cromossomo nuclear. Análoga a Polimerase I Análoga a Polimerase I

DNA Polimerase γ DNA Polimerase γ Replicação de DNA mitocondrial Replicação de DNA mitocondrial

DNA Polimerase δ DNA Polimerase δ Replicação do filamento Replicação do filamento leaderleader a da a da lagginglagging do cromossomo nuclear do cromossomo nuclear

DNA Polimerase ε DNA Polimerase ε Reparo do DNA do cromossomo Reparo do DNA do cromossomo nuclear nuclear

DNA Polimerase ζ DNA Polimerase ζ Aparentemente reparo de DNA Aparentemente reparo de DNA

A replicação em eucariotos (cont.)A replicação em eucariotos (cont.)

Nos fragmentos de Okasaky, os primers de RNA são Nos fragmentos de Okasaky, os primers de RNA são removidos por uma Rnase que é complementado por uma removidos por uma Rnase que é complementado por uma polimerase de reparo.polimerase de reparo.

A finalização da replicação é feita com a formação de A finalização da replicação é feita com a formação de estruturas complexas no topo do cromossomo, os telômeros estruturas complexas no topo do cromossomo, os telômeros (ver animação do CD)(ver animação do CD)

Os telômeros são replicados com a ajuda das telomerases Os telômeros são replicados com a ajuda das telomerases (animação)(animação)

Sugestão de vídeo par ver após a aula sobre “telomero e Sugestão de vídeo par ver após a aula sobre “telomero e telomerase e suas implicações em doenças e envelhecimento”telomerase e suas implicações em doenças e envelhecimento”http://video.google.com/videoplay?http://video.google.com/videoplay?docid=4557284417806796911&q=telomerase&total=4&start=docid=4557284417806796911&q=telomerase&total=4&start=0&num=10&so=0&type=search&plindex=00&num=10&so=0&type=search&plindex=0

O funcionamento da telomeraseO funcionamento da telomerase

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