Estrutura e Replicação de DNA

• Estrutura do DNA: polidesoxiribonucleotídeo com ligações 3’-5’ fosfodiéster.

• Maioria de fita dupla antiparalelas em dupla hélice

• Associado a nucleoproteínas, o complexo DNA e proteína está no nucleóide.

• DNA no cromossômico, mitocondrial (cloroplastos)

• Plasmídeos: DNA de organismos procariotas que é extracromossômico que replica independente ou não do DNA cromossômico.

• Dupla hélice: pode separar por aquecimento, pH, etc. As

ligações fosfodiéster não se rompem.

• Estrutura mais comum de DNA é a forma B com hélice

voltada para direita com 10 resíduos de DNA por volta de

360º e planos das bases perpendiculares ao eixo helical.

• Forma A: mais desidratada e tem hélice para direita com

11 resíduos por volta e bases em ângulo de 20º ao eixo

• Forma Z ocorre hélice para esquerda com 12 pares/volta

e ocorre quando há seqüências d purina e pirimidinas

alternadas como poli CG.

Síntese de DNA procariotoSíntese de DNA procarioto

Processo semiconservador: Separação das fitas antiparalelas e Processo semiconservador: Separação das fitas antiparalelas e cada uma serve como molde para o novo DNA. cada uma serve como molde para o novo DNA.

Enzimas envolvidas são polimerases dirigidas por moldes. Enzimas envolvidas são polimerases dirigidas por moldes.

• Separação das fitas complementares: Separação das fitas complementares:

• Há necessidade de separação de certa parte hélice, pois Há necessidade de separação de certa parte hélice, pois polimerase usa fita simples. polimerase usa fita simples.

• Em eucariotos é a seqüência curta de AT (de consenso). Existem Em eucariotos é a seqüência curta de AT (de consenso). Existem vários pontos no DNA, criando vários pontos de replicação.vários pontos no DNA, criando vários pontos de replicação.

A medida que duas fitas se separam ocorre a síntese ativa. Esta A medida que duas fitas se separam ocorre a síntese ativa. Esta região é denominada zona de replicação (replication fork). região é denominada zona de replicação (replication fork).

Ela se move nas duas direções do DNAEla se move nas duas direções do DNA

Requeridas proteínas para a formação (pré-formação ou Requeridas proteínas para a formação (pré-formação ou

pré priming)pré priming)

1.1. DnaA: Liga-se seqüências ricas em AT fazendo DnaA: Liga-se seqüências ricas em AT fazendo

com que a fita dupla se desfaça (requer ATP)com que a fita dupla se desfaça (requer ATP)

2.2. Proteínas de ligação do DNA de fita simples (SSB): Proteínas de ligação do DNA de fita simples (SSB):

desestabilizadoras da hélice. Ligam só a fita simples, desestabilizadoras da hélice. Ligam só a fita simples,

fornecendo assim o molde de fita simples. fornecendo assim o molde de fita simples.

3.3. DNA helicases: Ligam-se na região de replicação e DNA helicases: Ligam-se na região de replicação e

movem-se para forçar a separação. Requerem ATP. movem-se para forçar a separação. Requerem ATP.

Uma vez que as fitas são separadas, as SSB ligam-se Uma vez que as fitas são separadas, as SSB ligam-se

a elas. a elas.

Origem replicação. DnaA liga-se a seqüências ricas em bases AT. Origem replicação

Superdobramento: resolvido Superdobramento: resolvido pelas topoisomerases I e II:pelas topoisomerases I e II:Cortam o DNA para relaxar Cortam o DNA para relaxar o superdobramento e depoiso superdobramento e depoisligam novamenteligam novamente

Síntese molde RNA (10 nucleotídeos)

Síntese DNA 5’-3’. Exonuclease 3’-5’

Fonte: Fonte: dTTP, dTTP, dATP, dATP, dCTP e dCTP e dGTPdGTP

importante prevenir câncer e outras mutações: importante prevenir câncer e outras mutações:

1.1. DNA polimerase III confere a base recém colocadaDNA polimerase III confere a base recém colocada

2.2. DNA polimerase I: DNA polimerase I:

• liga DNA recém sintetizado ao primer de RNA na fita liga DNA recém sintetizado ao primer de RNA na fita

secundária. secundária.

• Remove nucleotídeos RNA à frente(exonuclease 5’-3’)Remove nucleotídeos RNA à frente(exonuclease 5’-3’)

• Substitui por desoxinucleotídeo correspondente, Substitui por desoxinucleotídeo correspondente,

sintetizando o DNAsintetizando o DNA

• Corrige (exonuclease) direção 3’-5’.Corrige (exonuclease) direção 3’-5’.

• Pode atuar em desoxi ou nucleotídeos e pode retirar de 1 a Pode atuar em desoxi ou nucleotídeos e pode retirar de 1 a

10 nucleotídeos de cada vez. 10 nucleotídeos de cada vez.

CORREÇÃO DO DNA RECÉM SINTETIZADOCORREÇÃO DO DNA RECÉM SINTETIZADO

ORGANIZAÇÃO DO DNA EUCARIOTAORGANIZAÇÃO DO DNA EUCARIOTA

1.1. 46 cromossomos e 1 metro de DNA.46 cromossomos e 1 metro de DNA.

2.2. Diferenças com procariotas:Diferenças com procariotas:

a.a. Múltiplas regiões de replicação. Múltiplas regiões de replicação.

b.b. 5 classes de polimerases:5 classes de polimerases:

• Pol a: primase e sintetiza primer RNAPol a: primase e sintetiza primer RNA

• Pol B: elongar fita liderPol B: elongar fita lider

• Pol E elongar fita secundáriaPol E elongar fita secundária

• Pol Beta: DNA polimerase IPol Beta: DNA polimerase I

• Pol Y: replica DNA mitocondrialPol Y: replica DNA mitocondrial

3.3. Associado à proteínas básicas ricas em lisina e arginina Associado à proteínas básicas ricas em lisina e arginina

(histonas), que depois formam o nucleossomo.(histonas), que depois formam o nucleossomo.

ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DNA EUCARIOTAORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DNA EUCARIOTA

• Histonas H1, H2A, H2B, Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 ligam-se devido H3 e H4 ligam-se devido à carga positiva ao DNA, à carga positiva ao DNA, carregado carregado negativamente.negativamente.

• Formam-se Formam-se nucleossomos (8 nucleossomos (8 histonas, 2 de cada tipo) histonas, 2 de cada tipo) onde o DNA se enrola, onde o DNA se enrola, torcendo-se quase 2 torcendo-se quase 2 vezes. vezes.

• DNA ligante (50 DNA ligante (50 nucleotídeos) une nucleotídeos) une nucleossomos e é nucleossomos e é sustentado pela H1. sustentado pela H1.

ESTRUTURAS DOS RNAsESTRUTURAS DOS RNAs

• Necessário RNA mensageiro: transcrição do DNA

• RNA ribossomo para a tradução (síntese da proteína)

• RNA transportador (ou transferência) importante para transferir aminoácidos para a síntese.

- RNA mensageiro cerca de 5% do RNA celular.- RNA mensageiro cerca de 5% do RNA celular.

- Transporta a mensagem genética para o citosol.- Transporta a mensagem genética para o citosol.

- Características: longa cauda de adenina (poli A) no 3’ - Características: longa cauda de adenina (poli A) no 3’

terminal e uma “cabeça” de 7 metilguanosina ligada por terminal e uma “cabeça” de 7 metilguanosina ligada por

uma ligação trifosfato.uma ligação trifosfato.

Aqui Poli A

Aqui 7Gppp

• RNAt são os menores de todos (75 a 95 resíduos).RNAt são os menores de todos (75 a 95 resíduos).• Existe pelo menos 1 tipo para cada Aa codificado. Existe pelo menos 1 tipo para cada Aa codificado. • Perfazem 15% do RNA celular.Perfazem 15% do RNA celular.• Possuem bases incomuns e pareamento intracadeia. Possuem bases incomuns e pareamento intracadeia. • Levam o Aa para o sítio de síntese e lá reconhecem o Levam o Aa para o sítio de síntese e lá reconhecem o

código da cadeia polipeptídicacódigo da cadeia polipeptídica

RNA RIBOSSÔMICO:RNA RIBOSSÔMICO:Encontrado em associação com proteínas Encontrado em associação com proteínas

diferentes, componentes do ribossomo que são os sítios diferentes, componentes do ribossomo que são os sítios

de síntese protéica. de síntese protéica.

Tipos: Tipos: 28S, 18S,5.8S e 5S no citosol de 28S, 18S,5.8S e 5S no citosol de

eucariotaseucariotas

23S, 16S e 5S em procariotas e mitocôndria 23S, 16S e 5S em procariotas e mitocôndria

de eucariotas (S é unidade Svedberg, relaciona com PM)de eucariotas (S é unidade Svedberg, relaciona com PM)

– Enzima Central: 4 subunidades (2 e ’. Responsáveis pela

atividade polimerase 5’-3’.

– Holoenzima: Considera também a subunidade O ou fator sigma

permite a polimerase reconhecer regiões promotoras do DNA. A

enzima central + sub O = holoenzima

• Região promotora serve para iniciar a transcrição e é formada por

seqüência de nucleotídeos reconhecidos:

– TATAAT e seqüência -35 (GGCCAATC) em procariotas

– TATA box e CAAT em procariotas

• Seqüências de reforço (enhancers) aumentam a velocidade de iniciação e

transcrição da RNA polimerase

RNA POLIMERASE PROCARIOTARNA POLIMERASE PROCARIOTA::

Etapas na síntese: Etapas na síntese:

Iniciação pela ligação da RNA pol na região promotora. Iniciação pela ligação da RNA pol na região promotora.

Elongação liberada a subunidade O e começa a síntese. Não requer primer Elongação liberada a subunidade O e começa a síntese. Não requer primer como a DNA polimerase e não possui atividade de endo ou exonucleasecomo a DNA polimerase e não possui atividade de endo ou exonuclease

Utiliza nucleotídeo trifosfato para a síntese.Utiliza nucleotídeo trifosfato para a síntese.

Superdobramentos Superdobramentos resolvidos por resolvidos por girases.girases.

Terminação ocorre Terminação ocorre pelo reconhecimento pelo reconhecimento do fator rô (p) da do fator rô (p) da bactéria da sequencia bactéria da sequencia de terminaçãode terminação

RNA POLIMERASE DE EUCARIOTASRNA POLIMERASE DE EUCARIOTAS

– Necessita de inúmeros fatores de transcrição Necessita de inúmeros fatores de transcrição

associados a RNA pol.associados a RNA pol.

– A terminação não é totalmente entendida.A terminação não é totalmente entendida.

– RNA polimerase I: sintetiza precursor do RNA RNA polimerase I: sintetiza precursor do RNA

ribossômico no nucléolo.ribossômico no nucléolo.

– RNA polimerase II: sintetiza precursores do RNAm RNA polimerase II: sintetiza precursores do RNAm

e pequenos RNA nuclearese pequenos RNA nucleares

– RNA polimerase III: RNA pequenos, incluindo RNA polimerase III: RNA pequenos, incluindo

RNAt, o ribossômico 5S e outros nuclearesRNAt, o ribossômico 5S e outros nucleares

– RNA polimeraseRNA polimerase mitocondrial: lembra a bacterianamitocondrial: lembra a bacteriana

60S eucariota50 prot + 5S; 5.8S e 28S RNA

40S eucariota30 prot + 18S RNA

32 prot + 5S e 23S RNA

21 prot + 16S RNA

CÓDIGO GENÉTICOCÓDIGO GENÉTICO

Gasta 2 GTP 1 para fixar o RNAt no sítio A e outro para translocação

Gasta 2 ATP, 1 para ligar Aa ao RNAt (aminoacil RNAt sintetase) e outro para quebrar o PPi.

SÍNTESE PROTEÍNASÍNTESE PROTEÍNA