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

2 Início da replicação pode ser ativada mais de uma vez em procariotos, mas somente uma vez em células eucarióticas ( OriC ). Movimento da forquilha de replicação unidirecional (parte da origem e segue replicando o DNA em uma só direção) ou bidirecional (2 forquilhas deixam a origem em direções opostas). Direção da replicação sempre no sentido 5 3. Semi-descontinuidade da replicação a replicação ocorre de forma contínua numa das fitas do DNA e descontínua na outra. Mecanismos de Replicação

3 Mecanismos da Replicação Início da Replicação Procarioto Eucarioto

4 Mecanismos da Replicação Movimento da Forquilha

5 Mecanismos da Replicação Direção da Replicação

6 Semidescontinuidade da Replicação Mecanismos da Replicação

7 enzimas que fazem a síntese de uma nova fita de DNA. possuem a capacidade de adicionar nucleotídeos na extremidade 3OH de uma região pareada do DNA (crescimento da cadeia no sentido 5 3). DNA-polimerase I (pol I) primeira polimerase caracterizada (1956) por Arthur Kornberg. Funções 928 aminoácidos 3 Domínios Replicação Reparo de erro Remoção de P DNA Polimerases

8 NH 2 COOH Atividade de Exonuclease 5 3 AA 1 324: Remove ~ 10 nt Atividade de Exonuclease 3 5 AA : Remove 1 nt Atividade de Polimerase AA : Polimerizar 1956: Arthur Kornberg DNA Polimerases

9 a atividade de exonuclease 3 5 apresenta-se extremamente importante para que o processo de replicação ocorra livre de erro. reconhecimento e clivagem de pareamentos errôneos na extremidade 3OH da fita nascente ( correção de erro ), eliminando apenas o último nucleotídeo adicionado pela polimerase. a atividade de exonuclease 5 3 remove blocos de nucleotídeos (10 nt) na ocorrência de quebras da ligação fosfodiéster (nick) ou falta de alguns nucleotídeos (gap). DNA Polimerases

10 Holoenzima enzima composta por vários grupos polipeptídicos (20 ou +), fundamental no processo replicativo do cromossomo de E. coli. Polimerização Exonuclease 3 5 Estabilização Síntese dos Fragmentos de Okazaki Processividade Formação do dímero DNA Polimerase III

11 DNA-Polimerase de Eucarioto Polimerases Localização NNNNM Função: Primase X Exo 3 5 XXX Replicação XX?X Reparo ?XX ProcessividadeBaixaAlta BaixaAlta FidelidadeAlta BaixaAlta

12 Forquilha de Replicação Durante o processo de replicação do DNA, 2 fatores devem ser considerados: as fitas do DNA têm polaridades opostas a DNA-polimerase sintetiza somente no sentido 5 3. # Dessa forma, uma das fitas pode ser sintetizada de forma contínua, enquanto a outra só pode ser sintetizada de forma descontínua. Fita contínua 1 primer Fita descontínua vários primers (fragmentos de Okazaki)

13 Topoisomerases promovem a quebra transitória nas pontes fosfodiéster adicionando ou removendo super-enrolamentos. A enzima permanece ligada covalentemente ao DNA e permite que as fitas passem umas sobre as outras. Estas enzimas mostram-se presentes tanto em células procarióticas como eucarióticas. Helicases promovem a quebra das pontes de hidrogênio entre as bases, separando as 2 fitas de DNA. Essencial para que a forquilha de replicação possa se movimentar. Enzimas Envolvidas Na Replicação

14 SSBs proteínas que se ligam à fita simples do DNA. Evitam a formação de super-torções induzindo uma conformação do DNA ideal para a replicação e pareamento de bases (além de proteger a fita simples da degradação por nucleases). Primases promovem a síntese de pequenas seqüências de RNA ( primers ). Para cada início de síntese de uma das fitas de DNA faz-se necessária a presença de um primer. Encontra-se, normalmente, associada à DNaB e outras proteínas (primossomo). Ligases catalisam a formação das ligações fosfodiéster dos fragmentos de Okazaki. Enzimas Envolvidas da Replicação

15 Enzimas da Replicação 1. Topoisomerases 2. Helicases 3. SSBs 4. Primase 5. DNA-Polimerase 6. DNA-Ligase

16 Topoisomerase

17 Helicase

18 DNA-Polimerase

19 Replicação: Visão Geral

20 Término da Replicação Em E. coli, podem existir 2 forquilhas de replicação que, durante o movimento bidirecional, encontram-se na região terminal Ter (180° a partir de oriC ) T1 e T2 regiões de terminação (específicas para a direção do movimento da forquilha). # Bidirecional – cada forquilha deve passar pela outra para finalizar a replicação. # Unidirecional – a forquilha deve retornar à origem de replicação. genomas circulares não oferecem problemas de replicação. PROCARIOTO

21 Término da Replicação 180 o T1 T2 100pb PROCARIOTO

22 Término da Replicação Telômeros regiões terminais dos cromossomos de eucariotos formadas por seqüências bastante conservadas e repetidas. # Telomerase – enzima responsável pela adição destas seqüências repetidas (RNA- polimerase) nos locais onde ocorreu a retirada dos primers. reconhecimento e ligação ao telômero adição de nucleotídeos conforme o molde de RNA da enzima A perda de sua função leva à morte celular. EUCARIOTO

23 Genomas Lineares Telômeros Término da Replicação

24 Genomas Lineares: Telomerase Término da Replicação

25 Genomas Lineares: Telomerase Término da Replicação

26 Década de 40: Barbara McClintock Transposons 1983: Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina Descoberta dos Elementos Genéticos Móveis em Milho Elementos Controladores

27 Elementos de Transposição Transposons Procariotos e Eucariotos Fonte de variabilidade genética Ocorrem via DNA ou RNA Mutações: Gênicas ou Estruturais 2 a 20% do genoma dos seres vivos 700 a pb

28 Alteração da Expressão Gênica Transposons Tn Excisão Inserção

29 Transposons via DNA 1. IS: Seqüências de Inseção 2. Tn: Transposons

30 Transposons via DNA Transposon Simples IS1 Transposase Repetição Terminal Invertida Transposon Composto Tn1681 Enterotoxina IS1 Transposon Complexo Tn3 Transposase Resolvase Repetição Terminal Invertida amp

31 Transposons via RNA Retrotransposons (similares a retrovírus)

32 Mecanismos de Transposição Clivagem não-alinhadas são efetuadas no sítio alvo O transposon é unido às extremidades de fitas simples As lacunas no sítio-alvo são preenchidas e seladas

33 Mecanismos de Transposição ReplicativaConservativaNão-Replicativa

34 Considerações Finais A Replicação é a duplicação total do genoma. Antecede as divisões celulares Mitose e Meiose. Mitose manutenção de células somáticas. Meiose gera gametas (células germinativas). Máxima fidelidade evitar alterações (Mutações).

35 Considerações Finais Enzimas envolvidas topoisomerase, helicase, SSB, primase, DNA-polimerase e DNA-ligase. Término da replicação perda dos telômeros. Telômeros senescência e câncer. Transposon mecanismo de variabilidade.


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