Ciclo Celular
Fases do Ciclo Celular Todas as células passam por um ciclo de vida que, assim como a vida de um organismo complexo, apresenta diferentes fases e é irreversível. Duração do ciclo celular Duração de cada fase em células em cultura Fase Duração (horas) Duração de um ciclo O ciclo celular é dividido em duas grandes etapas: -Intérfase G1, S e G2 -Mitose
Em cada fase do ciclo a célula executa diferentes atividades Ponto de checagem de DNA não duplicado Ponto de checagem de fuso mitótico G1: gap 1 S: síntese de DNA G2: gap 2 Ponto de checagem de de DNA Crescimento celular Ponto de checagem de forquilhas de DNA Ponto de checagem de ambiente
Ciclinas e Cdks Ciclina São proteínas que regulam o ciclo celular, definem se a célula passará para o estágio seguinte. Apresentam estrutura similar, com caixa de ciclina. Tipos principais: A, B, D, E. Cdk: quinase dependente de ciclina São quinases que precisam se ligar a ciclinas para ter atividade catalítica. Cdk1 ciclina B Cdk2 ciclinas A e E Cdk4, Cdk6 ciclina D1, D2, D3 São reguladas também por modificações pós-traducionais, proteólise de cofatores, ligação de inibidores, fosforilação (CAK).
Padrão de Variação das Cdks A proteólise regulada das ciclinas depende de: - APC/C complexo promotor de anáfase (atividade de ubiquitina ligase de proteossomo), ativado durante a mitose; Em G1 ocorre inibição das Cdks Cdk4-D, Cdk6-D, Cdk2-E leva à passagem pelo ponto de restrição Cdk2-A leva à síntese de DNA Cdk1-B Cdk2-A Na PM, APC/C degrada Cdk2-A APC/C degrada Cdk1-B e securina no fim de M -SCF - atividade de ubiquitina ligase, diversos tipos, função em G1 S.
Controle do Ciclo Celular Pontos de checagem controlam a transição entre os estágios: Ponto de restrição (em G1): verifica tamanho, estado fisiológico da célula e interações com mec. Ponto de checagem de danos no DNA (final de G1 ou G2): monitoramento da integridade do material genético. Ponto de checagem da metáfase: impede a segregação cromossômica até que todos os cromossomos estejam ligados ao fuso mitótico.
Replicação do DNA
Organização da cromatina
Estágio final da replicação do DNA: cromossomo metafásico O ciclo celular é dividido em duas grandes etapas: -Intérfase -Mitose A síntese (replicação) do DNA ocorre durante a intérfase. Para entender a formação dessa estrutura, vamos voltar ao início, relembrando a estrutura dos ácidos nucléicos, subunidades básicas das moléculas de DNA e RNA.
Ácidos Nucleicos
Bases Nitrogenadas
Características gerais da replicação do DNA O DNA é sempre sintetizado na direção 5 3, e precisa de um molde. As enzimas que realizam a polimerização do DNA são as DNA polimerases. Reação catalizada pelas DNA polimerases: ligações fosfodiéster que ligam o OH do C3 da desoxirribose do último nucleotídeo da cadeia e o fosfato ligado ao C5 do nucleotídeo a ser acrescentado. A síntese é semiconservativa: cada molécula nova de DNA tem uma fita da molécula de origem.
Replicação semiconservativa Término 5 Término 3 Fita molde Replicação Replicação Novo nucletídeo Com 3 fosfatos Replicação Término 5
Ligação catalisada pelas DNA polimerases Ligação fosfodiéster
Pareamento de nucleotídeos entre fitas complementares: A com T, C com G
Absorbância em 260 nm Porcentagem de pares GC O DNA pode sofrer separação reversível DNA fita simples DNA dupla fita
DNA polimerases Utilizam trifosfatos de desoxirribonucleotídeos como precursores: datp, dctp, dgtp, dttp. Fazem a elongação sempre de 5 3 e definem o nucleotídeo a ser acrescentado a partir da fita molde. Em procariotos: DNA polimerase I, II e III (principal para replicação). Em eucariotos: e correspondem a Pol III de procariotos., : mecanismos de reparo. : replicação de DNA mitocondrial.
DNA polimerases precisam de moléculas iniciadoras (primers) As DNA polimerases não conseguem sintetizar DNA diretamente a partir de desoxinucletídeos trifosfatados livres (dntps): precisam de uma sequência molde (template) e de uma molécula iniciadora (primer).
Iniciação da replicação A replicação se inicia em locais específicos do DNA, denominados origem de replicação. Cada região cromossômica contém dezenas de origens de replicação, o que permite que a replicação se inicie simultâneamente em regiões distintas da molécula. Réplicons são as unidades de replicação associadas a cada origem de replicação. Na origem de replicação, o DNA se se associa ao complexo proteico pré-replicativo (ORC). O ORC é ativado no início da fase S, formando uma estrutura denominada forquilha de replicação.
A replicação é bidirecional Uma vez iniciada a replicação, ela se propaga em ambas as direções da molécula de DNA. A partir de uma origem de replicação se formam duas forquilhas de replicação que se movem em direções opostas.
Replicação do DNA 1o passo: As HELICASES desenrolam o DNA Proteínas SSP (single strand proteins) estabilizam as fitas simples para não reassociarem. 2o passo: a PRIMASE forma um primer de RNA, onde a Pol adiciona 20 a 30 nts (idna).
3o passo: a DNA polimerase inicia a forquilha de replicação Ligação entre dois fragmentos Cadeia descontínua Fita de DNA de origem Fragmento de Okazaki Primer de RNA Sentido de movimentação da forquilha Cadeia líder ou contínua
Processamento da cadeia descontínua RNAse H degrada os primers de RNA. A DNA polimerase preenche os espaços deixados pela ação da RNAse H. DNA ligases ligam os fragmentos de Okazaki. Topoisomerases evitam o superenovelamento da fitas
Término da replicação: ação das TELOMERASES Os telômeros são constituídos de milhares de repetições de sequências TTAGGG em vertebrados. A sequência 3 se extende de 12 a 16 nucleotídeos à frente da sequência 5. Isso acontece porque a cadeia descontínua não consegue preencher o espaço final onde havia o primer da última sequência, o que causaria encurtamento da fita a cada ciclo de replicação. A telomerase evita o encurtamento da fita descontínua, pois possui uma fita de RNA que funciona como molde para aumentar a fita 3, que pode então servir de molde pra síntese da fita complementar.
Mecanismos de Reparo de DNA Verificação pelas DNA polimerases Sistema de excisão de base Sistema de excisão de nucleotídeo Sistema de excisão de pareamento (mismatch) errôneo
Leitura de prova das DNA polimerases DNA polimerases possuem atividade de exonuclease 3-5 (atividade de proofreading). Sítio de polimerização Sítio de atividade exonuclease
Deaminação espontânea de citosina
Excisão de Base
Dímeros de timina A ação dos raios UV pode levar à dimerização de timinas no DNA.
Reparo por excisão de nucleotídeo: sistema de reparo de dímeros de timina A importância deste mecanismo é evidenciada pela existência da doença xeroderma pigmentosum, onde o indivíduo afetado é muito suscetível a tumores de pele e não podem se expor à luz.
Sistemas de reparo de pareamento errôneo Quando ocorre detecção de um pareamento errôneo (mismatch) no DNA, a célula utiliza mecanismos que envolvem (1) detecção da fita correta, (2) a ação de endonucleases para clivar a região com a mutação e de (3) DNA polimerases e ligases para reparar a região.