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Replicação do DNA & Transposons Enzimas e Mecanismos Envolvidos na Replicação e Transposição do DNA Prof. Henrique S. Costa, M.Sc.

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Replicação do DNA &

TransposonsEnzimas e Mecanismos Envolvidos na Replicação e Transposição do

DNA

Prof. Henrique S. Costa, M.Sc.

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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.

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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

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Replicação do DNA e ciclo celular

PROCARIOTOS

EUCARIOTOS

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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

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Procarioto → E. coli

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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

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Replicação em ProcariotoA

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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)

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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.

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Replicação do DNA e ciclo celular

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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.

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Origem de Replicação

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Origem de Replicação

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Replicação em Procarioto

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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).

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Replicação em Procarioto

Complexo Inicial Complexo Aberto

Complexo Pré-priming

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Replicação em Procarioto

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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

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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

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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

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Mecanismos de Replicação

Replicação Semiconservativa

Replicação Conservativa

Replicação Dispersiva

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Mecanismos de Replicação

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

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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)

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Mecanismos Básicos