Replicação do DNA a Nível Molecular

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1 Replicação do DNA a Nível Molecular

2 Função do DNA Transferência de informação Copiada em DNA (Replicação) Traduzida em proteína

3 Modelo de replicação do DNA proposto por Watson e Crick

4 Replicação ou Duplicação? Replicação: as novas fitas não são cópias das velhas (moldes). Elas são complementares e não idênticas. 5 AAGGCTGA 3 3 TTCCGACT 5 5 AAGGCTGA 3 3 TT CC GACT 5 5 AAGGCTGA 3 3 TTCCGACT 5 Replicação semiconservativa: cada dupla hélice filha contém um filamento original e um recém-sintetizado.

5 Modelos propostos para a replicação do DNA Semiconservativa Conservativa Dispersiva

6 Experimento de Meselson e Stahl (1958)

7 PROCESSO REPLICATIVO Quando ocorre a replicação? - antes da divisão celular. Se dá através da formação da forquilha de replicação ponto no qual 2 filamentos de DNA se separam para permitir a replicação de cada filamento.

8 Origens de Replicação A replicação em E. coli inicia-se num sítio específico do cromossomo, denominado origem de replicação, onde se forma a bolha de replicação que se expande bidirecionalmente via garfos de replicação (Y) até encontrar o ponto de término. A origem de replicação em E. coli, denominada oric, contem 245 pares de bases (pb) e apresenta seqüências repetidas. As origens de replicação estão localizadas em seqüências específicas do DNA, sempre no mesmo ponto do cromossomo

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12 Aparelho de replicação do DNA em Eucariotos Duas polimerases diferentes única forquilha de replicação Vários réplicons por cromossomo

13 MGA0403D

14 O DNA pode se replicar sozinho? Não. Um conjunto de enzimas participam do processo de replicação. Replicação do DNA: DNA primer Molde do DNA

15 Enzimas envolvidas na replicação do DNA DNA polimerases DNA polimerases: enzimas que catalisam a reação de replicação. Promovem o crescimento da cadeia na direção 5-3. Foram identificadas e purificadas pela primeira vez em 1958 por Arthur Kornberg. A primeira enzima que Kornberg purificou em E. coli é chamada de DNA polimerase I ou pol I, possui 3 atividades enzimáticas: 1- atividade polimerase, a qual catalisa o crescimento da cadeia na direção 5-3 ; 2- a atividade exonuclease 3 5, que remove bases erradas; 3- atividade exonuclease 5-3, que degrada DNA dupla fita.

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17 Pol II e Pol III também foram identificadas em E.coli. Poli II: repara DNA danificado e Pol III: atua na replicação com a Pol I. A Pol III consiste de um complexo de 20 subunidades diferentes (ou holoenzima). Essa enzima completa a replicação de um filamento se houver pelo menos 1 segmento curto de duplex.

18 Enzimas replicativas DNA polimerases em mamíferos: a, ß,?, d, e Atuam em extremidades 3 - OH livres Atividade de revisão

19 MGA0403A

20 Enzimas envolvidas na replicação do DNA Primase: enzima capaz de iniciar a síntese de uma nova cadeia de poli-nucleotídeos. Produz o primer de RNA, o qual é alongado pela enzima DNA Polimerase. Primers de RNA são de ~ 30bp e são complementares a uma região específica do DNA. Ligase: enzima que catalisa a formação de uma ligação fosfodiester entre o grupo 3 -OH e o 5 -P de nucleotídeos adjacentes.

21 Helicases: enzimas que quebram as pontes de hidrogênio que seguram as duas fitas de DNA dupla hélice. Ex. dnab. Proteína SSB (single-strand DNA): estabiliza o DNA desenrolado. Se liga na fita simples retardando a formação do duplex. Topoisomerases: desfazem as torções do DNA, resultantes do desenrolamento das fitas pelas helicases, para abrir os garfos de replicação (forquilhas). Ex. DNA girase. Exonucleases: (função editar ) procuram por bases erradas.

22 Aparelho de replicação do DNA Topoisomerases: quebras unifilamentares e transitórias facilitam a ação de helicases (repliossomo)

23 Aparelho de replicação do DNA Deselicoidização do DNA Helicases Proteínas de ligação ao DNA (SSB) Topoisomerases (DNA girase)

24 Aparelho de replicação do DNA Polaridade oposta dos filamentos (5 3 / 3 5 ) Polimerases apenas atuam na ponta 3 -OH (5 3 ): filamento leading síntese contínua RNA polimerase (3 5 ): filamento lagging síntese descontínua Fragmentos de Okazaki DNA ligase (lig. Fosfodiéter com Fragmentos de Okazaki)

25 Fragmentos de Okasaki Em 1968 Reiji Okasaki, trabalhando com E. coli, explicou a incompatibilidade aparente entre a replicação simultânea das duas fitas antiparalelas e o fato da DNA polimerase só adicionar nucleotídeos no sentido 5-3. enquanto uma fita replica continuamente, acompanhando o sentido de abertura do garfo de replicação, a fita complementar, antiparalela, replica descontinuamente, produzindo pequenos fragmentos de DNA que crescem no sentido oposto ao garfo de replicação e que só serão unidos posteriormente.

26 Modelo semi-descontínuo de replicação do DNA A nova fita sintetizada que se estende no sentido 5-3 em direção ao movimento do garfo de replicação, é denominada fita líder (leading) e cresce continuamente. A fita complementar, denominada fita lenta (lagging), também é sintetizada no sentido 5-3 mas, necessariamente, em direção oposta à do movimento do garfo de replicação, implicando numa replicação descontínua, em pequenos fragmentos.

27 Os pequenos fragmentos só podem ser sintetizados após movimento do garfo sobre uma extensão razoável da hélice, implicando sempre num atraso em relação à fita líder. Este tipo de replicação gera fragmentos de 1000 a 2000 nucleotídeos, hoje denominados fragmentos de Okasaki. Posteriormente, os fragmentos de Okasaki são covalentemente unidos por ação da enzima DNA ligase.

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31 MGA0403E

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33 Replicação em eucariotos E. coli: replicação divisão: 40 minutos Eucariotos: 120 min levedura 24 horas célula animal 29 horas célula vegetal Eucariotos: tem que coordenador a replicação para mais de um cromossomo ao mesmo tempo.

34 Aparelho de replicação do DNA Nucleossomos e replicação Telomerase (replicação independente)

35 Obrigada!! Melissa Nunes Miziara Doutoranda Laboratório de Genômica Comparativa IBILCE-UNESP contato:

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