07/05/2015. Replicação do DNA REPLICAÇÃO DO DNA DIVISÃO CELULAR E REPLICAÇÃO. Profª Juliana Schmidt Medicina 2015 REPLICAÇÃO DO DNA DNA

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1 REPLICAÇÃO DO Plano de Aula -Composição e estrutura do - e Hereditariedade -Processo de replicação REPLICAÇÃO DO Profª Juliana Schmidt Medicina 2015 REPLICAÇÃO DO DIVISÃO CELULAR E REPLICAÇÃO Bibliografia ALBERTS, Bruce (et al.) Biologia molecular da célula. 4. ed. Porto Alegre: Artes Médicas, CD ROM ISBN ALBERTS, Bruce (et al.) Fundamentos da biologia celular: uma introdução à biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, GRIFFITHS, Anthony J. F.. Genética moderna. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, c2001. LEWIN, Benjamin. Genes VII. Porto Alegre: Artmed, LEWIS, Ricki. Genética humana: conceitos e aplicações. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, LODISH, Harvey (et al.) Biologia celular e molecular. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, NUSSBAUM, Robert L.; MCLNNES, Roderick R.; WILLARD, Huntington F.. Genética médica. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Genoma é copiado (duplicado) para ser transmitido para as células filhas Montagem do fuso mitótico Acionamento da maquinaria Mitótica Divisão celular completa Desencadeamento da Anáfase e progressão para Citocinese Acionamento da maquinaria de Replicação do Replicação do - Ácido DesoxirriboNucléico - núcleo (eucariotos) - Conservação e transmissão da informação genética REPLICAÇÃO 1

2 FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA CARREGA TODA INFORMAÇÃO GENÉTICA PARA SÍNTESE DE RNA E PROTEÍNAS todas as células todos estágios de desenvolvimento do indivíduo -polímero nucleotídeos polinucleotídeo Nucleotídeos desoxirribonucleotídeos DESOXIRRIBONUCLEOTÍDEO Base nitrogenada Grupo fosfato H Açúcar desoxirribose Nucleotídeos desoxirribonucleotídeos Nucleotídeos Nucleosídeos trifosfato 2

3 -polímero desoxirribonucleotídeos -Ligação fosfodiéster Bases nitrogenadas na parte central da hélice interagem entre si por pontes de hidrogênio interação é altamente específica (A T e C G) 2 cadeias polinucleotídicas as cadeias são complementares Uma fita pode atuar como molde da outra Proporciona um mecanismo para a hereditariedade Codifica informação biológica (genes) Sequência de nucleotídeos (A, T, G, C) REPLICAÇÃO MECANISMO SEMICONSERVATIVO 1 dupla fita parental dupla fita filha (uma fita original + uma fita nova) dupla fita filha (uma fita original + uma fita nova) dupla fita parental atua como molde para a síntese das duplas fitas-filhas DUPLA HÉLICE DEVE SER SEPARADA Rompimento das pontes de H entre bases nitrogenadas DESNATURAÇÃO ou FUSÃO -Temperatura -Ácidos ou álcalis -Enzimas (helicases) INICIO NAS ORIGENS DE REPLICAÇÃO Locais específicos para abertura da dupla fita (1-bactéria/ humano) Regiões ricas em A e T Reconhecimento por ORC (complexo reconhecedor de origem) Abertura pela HELICASE Reassociação de filamentos complementares ANELAMENTO ou RENATURAÇÃO Compensação da superhelicoidização pela GIRASE 3

4 PROCESSO BIDIRECIONAL 2 FORQUILHAS DE REPLICAÇÃO a partir de cada ORIGEM Movem-se para longe da ORIGEM em direções opostas 1000 pares nucleotídeos/segundo (bactéria) 100 pares nucleotídeos/segundo (homem) SÍNTESE NO SENTIDO 5 3 POLIMERASE catalisa adição de nucleotídeos à extremidade 3 da fita em crescimento formação ligação fosfodiéster Nucleosídeo trifosfato Enzima não se dissocia do depois de cada adição SÍNTESE NO SENTIDO 5 3 POLIMERASE catalisa adição de nucleotídeos à extremidade 3 da fita em crescimento formação ligação fosfodiéster FORQUILHA DE REPLICAÇÃO ASSIMÉTRICA Não ocorre síntese no sentido 3 5 Uma fita-filha sintetizada continuamente (FITA LIDER) Uma fita sintetizada descontinuamente (FITA RETARDATÁRIA) Segmento iniciador com extremidade 3 -OH livre FORQUILHA DE REPLICAÇÃO ASSIMÉTRICA SÍNTESE DO SEGMENTO INICIADOR PRIMER Não ocorre síntese no sentido 3 5 Uma fita-filha sintetizada continuamente (FITA LIDER) Uma fita sintetizada descontinuamente (FITA RETARDATÁRIA) POLIMERASE não é capaz de iniciar uma fita de complementar PRIMASE sintetiza pequeno segmento de RNA complementar (aproximadamente 10 ribonucleotídeos) INICIADOR permite síntese de pela POLIMERASE 4

5 SÍNTESE DO SEGMENTO INICIADOR PRIMER SÍNTESE DA FITA LÍDER E FITA RETARDATÁRIA líder polimerase Helicase Fita líder Fita retardatária FRAGMENTO DE OKASAKI INICIADOR retardatária Primase Proteínas ligadoras de fita simples POLIMERASE não é capaz de iniciar uma fita de complementar PRIMASE sintetiza pequeno segmento de RNA complementar (aproximadamente 10 ribonucleotídeos) INICIADOR permite síntese de pela POLIMERASE Fita líder síntese contínua Fita retardatária síntese descontínua -Vários iniciadores -Vários fragmentos de (FRAGMENTOS DE OKASAKI) SÍNTESE DA FITA RETARDATÁRIA Primase sintetiza INICIADOR SÍNTESE DA FITA RETARDATÁRIA SÍNTESE NO SENTIDO 5 3 LEVA A CRESCIMENTO DA FITA NO SENTIDO 3 5 polimerase sintetiza fragmento de (FRAGMENTO DE OKASAKI) a partir do INICIADOR, até chegar ao próximo INICIADOR Outra polimerase remove os INICIADORES (RNA) e sintetiza preenchendo os espaços ligase une os fragmentos de na fita-filha SÍNTESE DA FITA LÍDER E FITA RETARDATÁRIA Fita líder síntese contínua Fita retardatária síntese descontínua -Vários iniciadores -Vários fragmentos de (FRAGMENTOS DE OKASAKI) Fita líder Fita retardatária líder retardatária FRAGMENTO DE OKASAKI INICIADOR CARACTERÍSTICAS DA POLIMERASE PROCESSIVIDADE Velocidade de adição de nucleotídeos na síntese de uma cadeia da 1000 nucleotídeos/segundo (bactéria) FIDELIDADE Quantidade de nucleotídeos errados (não complementares ao molde) adicionados 1/10 7 nucleotídeos adicionados AUTOCORREÇÃO Atividade verificadora e corretora 3 5 5

6 MAQUINARIA DE REPLICAÇÃO MAQUINARIA DE REPLICAÇÃO polimerase fita líder primase helicase polimerase fita retardatária Proteinas ligadoras de fita simples Complexo multienzimático se move ao longo do permitindo a síntese das 2 fitas-filhas de modo coordenado MAQUINARIA DE REPLICAÇÃO PROTEÍNAS PROCARIOTOS EUCARIOTOS polimerase fita líder polimerase III polimerase delta polimerase fita retardatária polimerase III polimerase epsilon Síntese primer RNA Remoção primer RNA Primase polimerase I polimerase alfa/primase Rnase H1 Proteínas ligadoras fita simples SSB RPA O PROBLEMA DA REPLICAÇÃO DAS EXTREMIDADES DOS CROMOSSOMOS O PROBLEMA DA REPLICAÇÃO DAS EXTREMIDADES DOS CROMOSSOMOS Cromossomos lineares Replicação fita retardatária Sem iniciador para síntese do último fragmento de Okazaki 6

7 ...E COMO ACONTECE A REPLICAÇÃO DAS PONTAS?...E COMO ACONTECE A REPLICAÇÃO DAS PONTAS? 1985 Carol Greider enzima responsável por adicionar telomérico aos terminais dos cromossomos de Tetrahymena COMPLEXO TELOMERASE componente protéico TELOMERASE Presente em leveduras até mamíferos Prêmio Nobel em Fisiologia em 2009 Componente catalítico (Transcriptase Reversa) molécula de RNA (molde invertido da repetição telomérica) TELOMERASE Estende fita parental Fita retardatária é alongada pela primase e pol SÍNTESE DOS TELÔMEROS O PROCESSO DE REPLICAÇÃO E A MEDICINA ANTIRETROVIRAIS Quais são os tipos de antiretrovirais? Como os análogos de nucleosídeos inibem a atividade da transcriptase reversa? Por que os análogos de nucleosídeos precisam ser fosforilados por enzimas celulares do hospedeiro para que se tornem ativos? O PROCESSO DE REPLICAÇÃO E A MEDICINA ANTIRETROVIRAIS O PROCESSO DE REPLICAÇÃO E A MEDICINA ANTIRETROVIRAIS AZT (3 -azido-2,3 - didesoxitimidina), primeiro fármaco a apresentar atividade anti-vih Medicamentos nucleosídeo-nucleotídeo disponíveis no mercado capazes de inibir a enzima transcriptase reversa Fosforilação dos compostos nucleosídeos anti-vih 7