(enzimologia em procariotos) REPLICAÇÃO DO DNA (enzimologia em procariotos)

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

Cromossomos Arlequim

A replicação e E. coli tem uma origem apenas Autoradiografias feitas por J. Cairns (1963) em DNA de E. coli tratadas com meio contendo Trimidina comprovaram que a replicação é semi-conservativa, bidirecional e que o DNA e circular

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

A replicação Se replicação é semi-conservativa e a polimerização deve ser sempre no sentido 5´→3´ Mas o DNA é antiparalelo ou seja, uma fita ocorre no sentido 5’ → 3’ e a outra no sentido 3’ → 5’ Como ocorre então a replicação nos dois sentidos? (figura)

A forquilha de replicação em E. coli

As enzimas e suas ações Polimerases: todas podem tanto adicionar como remover nucleotídeos, somente no sentido 5’ → 3’. Quando removem do final do filamento são chamadas de exonucleases. Se os removem em algum outro lugar do filamento, são chamadas de endonucleases). A remoção é feita no sentido inverso, ou seja 3’ → 5’)

DNA Polimerase em E. coli (procariotos) Tipo Função DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´ Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´ Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de reparo DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo, mas também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5´3´. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA

A replicação do filamento leader (replicação contínua) Proteínas de iniciação identificam a origem da replicação e participam da ligação da DNA helicase ao DNA A proteína de iniciação acoplada à DNA helicase abre o DNA na junção “Y”. As pontes de H se rompem e a molécula se abre como um zíper e se desespiraliza e a ela unem-se a primase e outras proteínas (DNA helicase + primase + outras proteínas = primossomo). As fitas se mantêm separadas durante a replicação graças à ação de uma proteína a Single-strand binding proteins - SSB

A replicação do filamento leader (cont.) A primase (que é uma RNA-polimerase) constrói o primer de RNA em uma região não coberta pelas SSB. A topo isomerase alivia a tensão da espiralização provocada pela abertura do DNA Ex. DNA girase A DNA polimerase (III) sintetiza as novas cadeias. Elas capturam os nucleotídeos, prontos com um trifosfato, os levam ao molde, retiram dois fosfatos e os ligam ao C 3’ do nucleotídeo anterior. Elas vão polimerizando muito rapidamente (100.000 nucl./min). Outras DNA polimerases preenchem as falhas e corrigem erros.

A replicação do filamento lagging (replicação descontínua) Os Fragmentos de Okazaki (complementam o filamento lagging) É formado um primer de RNA pela enzima Primase Os primers são continuados pela DNA polimerase III até o primer do próximo fragmento de Okasaki. DNA polimerase I retira o primer de RNA e completa o pedaço com nucleotídeos corretos Os fragmentos são ligados pelas DNA ligases.

Replicação contínua x descontínua em E. coli (procariotos) (para a animação)

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

A replicação em eucariotos

Nos eucariotos existem outras DNA polimerase análogas às dos procariotos DNA Polimerase em eucariotos Função DNA Polimerase α Replicação do cromossomo nuclear (fita lagging) DNA Polimerase β Reparo de DNA no preenchimento de espaços do cromossomo nuclear. Análoga a Polimerase I DNA Polimerase γ Replicação de DNA mitocondrial DNA Polimerase δ Replicação do filamento leader a da lagging do cromossomo nuclear DNA Polimerase ε Reparo do DNA do cromossomo nuclear DNA Polimerase ζ Aparentemente reparo de DNA

A replicação em eucariotos (cont.) Nos fragmentos de Okasaky, os primers de RNA são removidos por uma Rnase que é complementado por uma polimerase de reparo. A finalização da replicação é feita com a formação de estruturas complexas no topo do cromossomo, os telômeros (ver animação do CD) Os telômeros são replicados com a ajuda das telomerases (animação) Sugestão de vídeo par ver após a aula sobre “telomero e telomerase e suas implicações em doenças e envelhecimento” http://video.google.com/videoplay?docid=4557284417806796911&q=telomerase&total=4&start=0&num=10&so=0&type=search&plindex=0

O funcionamento da telomerase voltar