Objectivos educacionais DNA. Replicação. Replicação. Graça Salomé. DNA armazém de informação genética.

Transcrição

1 Metabolismo do DNA Graça Salomé Outubro de Objectivos educacionais Explicar a importância do metabolismo do DNA Explicar as características gerais da replicação do DNA Listar os factores envolvidos no processo de replicação. Listar os mecanismos que garantem a fidelidade no processo de replicação. Listar as DNA polimerases de células procariotas e eucariotas, e suas respectivas funções. Mencionar os processos que ocorrem durante as diferentes fases da replicação do DNA Listar alguns agentes farmacológicos que interferem na replicação do DNA microbiano. Explicar a importância da reparação do DNA e mencionar os mecanismos envolvidos. Prever a sequência de nucleótidos de uma fita completar a uma sequência dada 2 DNA DNA armazém de informação genética. Para a transferência e uso da informação genética é fundamental, Transcrição e Tradução. Dogma central da biologia molecular 1 Definição i É o processo pelo qual se produz uma cópia idêntica de DNA Características ti 1. Ocorre na fase S do ciclo celular. 2. É um processo rápido: 8 horas nos humanos e menos nos procariotas. 3. Não é expontânea: necessita de investimento de energia (ATP). 4. Tem 3 fases: iniciação, alongamento (polimerização) i e término. 5. É um processo fiel: prova de leitura e reparação. 6. Necessário uma fita molde de DNA 5 6

2 7. É semi-conservativa: a molécula l cópia de DNA possui uma fita antiga e uma recém sintetizada. 8. Oi Origem de replicação (região rica em A e T). 9. Bidirecional Síntese no sentido 5 3 : Cadeia líder - contínua Cadeia atrasada fragmentos de Okazaki. 11.Precursores: dntps 12.Envolve diversas enzimas e outros factores protéicos. DNA A reconhece a origem DNA B ou helicase desenrola a dupla fita 9 DNA CligaaDNA-B a à dupla fita 10 SSB proteínas que estabilizam as fitas simples. Girase ou topoisomerase alivia a tensão criada pelo superenrolamento negativo durante o desenrolamento da dupla fita. DNA polimerases: I Remove o primer e adiciona nucleótidos. II Envolvido na reparação do DNA III Adiciona nucleótidos a cadeia nascente DNA-G ou primase sintestiza o primer ou iniciador

3 DNA ligase promove o fechamento de aberturas na molécula de DNA depois da remoção dos primers Etapas: 1. Iniciação: Reconhecimento da origem, Desnaturação, Desenrolamento e separação das cadeias da molécula l de DNA Proteínas envolvidas: DNA-A, A, topoisomerase, helicase e SSB. 2. Alongamento: síntese do primer (10 nucleótidos) Na cadeia retrógrada cada fragmento tem seu primer síntese da cadeia de DNA na direcção 5 3 por adição de nucleótidos. Leitura da fita molde na direcção

4 3. Terminação: Paragem da polimerização. Remoção do primer e substituição por fragmentos de DNA pela acção da DNA pol I. Acção da DNA ligase para unir os fragmentos de DNA Reconstituição i da estrutura da cromatina Nas bactérias ocorre ainda a metilação de bases no eucariotas As características fundamentais da replicação são idênticas nos eucariotas e procariotas. Origem: ARS( autonomously replicating sequences). Taxa de replicação é de 50 nucleótidos/ segundo. bidirecional em múltiplos locais. A terminação da replicação nos eucariotas envolve a síntese de telómeros nas células germinativas 19 dos eucariotas A DNA polimerase α sintetiza primers e cadeia atrasada. Não possui actividade exonucleásica. A DNA polimerase β participa na reparação. ADNAγ γ sintetisa DNA mitocondrial A DNA polimerase δ sintetiza cadeia líder e possui actividade exonucleásica 3 5 A DNA polimerase ε substitui a δ em certas situações como na remoção de primers e reparação do DNA. A manutenção da integridade da informação no DNA é um imperativo celular, suportado por uma série de sistemas de reparação. A mudança permanente da sequência nucleotídica do DNA, chama-se mutação. Algumas mutações conferem vantagens biológicas e outras são desvantajosas. Importância: DNA é o reservatório da informação genética e não pode ser substituído em caso de falha. DNA é sujeito a danos durante e após a replicação: substituição ou modificação de bases, mau pareamento, deleções, inserções, etc. Os sistemas de reparação do DNA reduzem bastante as milhares de lesões que ocorrem em 24 hrs. As células têm multiplos sistemas de reparação: Reparação de pareamento incorrecto. Reparação por excisão de bases. Reparação por excisão de nucleótidos. Reparação directa. 23

5 Mecanismo de reparação do DNA Enzimas / proteínas Função da enzima /proteína Excisão de bases DNA glicosidade Reconhece o sitio AP* e remove suas bases AP endonuclease Remove sitio AP e nucleótidos vizinhos DNA polimerase I Adição de nucleótidos preenchendo o espaço resultante t da remoção de nucleótidos DNA ligase Ligação dos fragmentos de DNA *AP sítio apurínico Mecanismo de Enzimas/Proteínas Função da reparação enzima/proteína Excisão de nucleótidos Uvr-A Uvr-B Uvr-C DNA polimerase I Remoçao e substituição DNA ligase dos nucleotidos danificados Mecanismo de reparação do DNA Reparação directa Enzimas / proteínas Dam metilase MutS, MutL, MutH Exonuclease DNA helicase II SSB protein DNA polimerase III DNA ligase Função da enzima /proteína Faz a metilação de todas A que ocorrem sequência 5 GA da cadeia molde imediatamente depois da replicação Localização e remoção da região com erros 29 30

6 Recombinação do DNA Engloba processos de rearranjos de informação genética na molécula ou entre moléculas de DNA. Recombinação genética homologa. Envolve troca de informação genética entre duas moléculas de DNA que compartilham uma região extensa de sequência quase idêntica (homologas) crossing over Distinguem-se três classes: Recombinação genética homologa. Recombinação específica de sítio. Transposição Recombinação específica de sítio. Transposição Difere da recombinação geral por a troca ocorrer em apenas numa sequência particular do DNA. Importante na regulção da expressão génica (desenvolvimento embrionário) Envolve o movimento dum segmento pequeno do DNA dum local para outro do cromossoma. Agentes anti-microbianos que interferem na replicação Quinolonas inibem a topoisomerase II (girase) das bactérias Ciprofloxacina 5-Nitro imidazóis intermediários do metabolismo causam toxicidade ao DNA destruindo-o Metronidazol Antivirais Inibidores nucleosídicos e não nucleosídicos das polimerases Zidovudina Bibliografia L. Campos - Entender a Bioquímica - 3ª Edição Escolar Editora A. Lehninger - LEHNINGER: Principles of Biochemistry. 4ª Edição FREEMAN R. K. Murray; D.K.Granner; P.A.Mayes; V. W. Rodwell - Harper s Biochemistry - 23ª Edição APPLETON & LANGE G. Meisenberg; W. Simmons Principles of Medical Biochemistry Mosby