EFEITOS EM EFEITOS EM MACROMOLÉCULASMACROMOLÉCULAS

DNADNA

DNA

HISTÓRICO

1868: Miescher isola substância rica em P Nucleína

Básica Ácida

proteínas DNA

suspeitava ligação com herançacelular

DNA portador da informação genética

1a evidência Avery, Mcleod & Mccarty

Transferência de virulência em Streptococcus pneumoniae

Chargaff et al. A/T=C/G=1

1953

Modelo estrutural

Composição

CH2Base nitrogenada

O

H

H

OH

H

OH

H

CH2Base nitrogenada

Desoxiribose Ribose

H

H

H

OH

H

H

O

Açucar (pentose)

N

N

Pirimidina

N

N

NH2

O

citosina timina

N

N CH3

O

O

N

HN

O

O

uracila

N

N N

N

Purina

N

N N

N

NH2

adenina

HN

N N

N

H2N

O

guanina

O-

P

O

O

O CH2 O

H

H

OH

H

H

H

Base nitrogenada

PentoseFosfato

Carbono 1

Carbono 5

(desoxiribose)

nucleotídeo

O-

P

O

O

O CH2 O

H

H

O

H

H

H

Base nitrogenada

Carbono 5

O-

P

O

O CH2 O

H

H

OH

H

H

H

Base nitrogenadaCarbono 3

A

T

GC

Dupla hélicefitas antiparalelas

RNA x DNA

RNASimples fitatimina é substituída por uracilCarrega informação do DNA p/ o ribossoma

Síntese protéica

Função transportadora (tRNA)

Retrovírus: substitui DNA

Tamanho: 75 a 84 bases até 2x105

DNArepositório da informação genéticafita duplamilhares de bases até 108

Estrutura 2ária:dupla hélice pontes H-H entre as bases complementaresfosfatos expostosbases (apolares) no interior1 molécula de 6x106 3 de comprimentodesenovelada: 3.2 mm

Na célulaDNA+proteínas nucleoproteínas

Sistemas biológicos: H2O

H2O H2O. + e-

H2O. + H2O

H3O+OH.

e-+ H2O e-aquoso

Efeitos da radiação no DNA

Com doses superiores a 1000 rad (10 Gy):

Quebra de pontes H--HQuebra de cadeiasCross-linkingQuebra do esqueleto de açucarDano nas basesDeixa de funcionar como template

Quebra simples mais freqüente

Ação direta da radiação

viscosidade formação de ligações cruzadas

peso molecular gel

No vácuo insolúvel quebra de cadeias

Quebras coincidentes rompimento

Agitação ligações cruzadas

Ligações cruzadas com H2O

O2 ligações cruzadas peróxidos

Rompimento de H--H não é importante, forma novamenteSó é relevante se No de quebras for grande

Quebras:

açucar

fosfato

O-

P

O

O

O CH2 O

H

H

O

H

H

H

Base nitrogenada

Carbono 5

O-

P

O

O CH2 O

H

H

OH

H

H

H

Base nitrogenadaCarbono 3

Efeitos da radiação no DNA celular

Célula Radiação Dose(Krad)

Propriedades do DNA Efeito imediato Efeito após a irradiação

E. coli X 60 Conteúdo Nenhum -H. influenzae X 24 Idem Idem E. coli X 4 Viscosidade -Ehrlich tumor X 1.2 Idem Figado rato X 1 Idem nenhum E. coli X 110 Sedimentação -D.pneumonial

Eletron 1Mev

400 Transforming -

E. coli X 10 Recombinação -

Fago T7 DNA dupla fita

Irradiado em suspensão com ou sem agente protetor

Quebra em uma hélice proporcional à dose

Uma quebra dupla é suficiente para matar o fago (provavelmente 2 quebras simples em hélices opostas)

Na presença de His a D37 vai de 30 Krad para 84 Krad

Com His + Cys, a D37 vai de 84 para 175 Krad

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Dose

log

% v

isco

sid

ade

re

man

sce

nte

DNA+ histonas

DNA

Mesmo efeito é observado com soroalbumina, glicoseMeOH, tioureia e cisteamina

5’

3’ 5’

3’ 5’

3’ 5’

3’

rad

5’

3’ 5’

3’

com O

2sem

O2

Cross-linking peroxidação

5’

3’ 5’

3’

rad

Quebra dupla

Ocorre quando o DNA é transpassadopor uma partícula (600 eV/ quebra dupla)

2-Quando um foco de ionizações ocorrepela radiação ionizante (850 eV/quebra dupla)

3- quando, ao acaso duas quebras simplesse justapõem

1 quebra dupla ocorre para cada 70 quebrassimples. É o mecanismo de quebra pelos

H. e OH. da água.

Reparo

DNA

tratamento c/ agentes físicos ou químicos

DNA lesado

DNA restaurado

(preservação da

informação)

Perda de

atividade

biológica

DNA mutado

(evolução)

reparação corretaausência ou insucesso

da reparação

reparação incorreta

Exemplo/causaTIPOS DE LESÃO QUE DEMANDAM REPARO

remoção de purina por ácido ou calor,remoção de bases alteradas por enzimas

base faltosa

radiação ionizante, agentes alquilantesBase alterada

mutações que afetam proofreading da 3’5’ exonuclease de bases incorretamenteincorporadas

Base incorreta

Alça devida a deleçãoou inserção de nucleotídeo

agentes intercalantes que causam adição ou perda de nucleotídeos durante arecombinação ou replicação

Pirimidinas ligadasdímeros de ciclobutilas (normalmente timinas)resultantes de radiação UV

Quebra de fitas ligação fosfodiéster por radiação ou agentesquímicos (bleomicina)

ligação covalente por agentes alquilantes bifuncionais (mitomicina)

Fitas ligadas porligação covalente

Fragmentos 3’de deoxiribosequebra da estrutura da deoxiribose porradicais livres levando à quebra de fitas

Formação de dímeros de Timina – Efeito irreversível

Tentativas de reparo do DNA

Mecanismo de reparo por excisão de nucleotídeos

Doença Sensibilidade Suscetibilidade SintomasAtaxiatelangietasica

Radiação Linfoma Ataxia, dilatação devasos sanguíneos na pelee olhos, aberraçõescromossômicas,disfunção imunológica

Síndrome deBloom

Agentesalquilantesbrandos

Carcinomas,leucemias,linfomas

Fotosensibilidade,telangiectase facial,alteraçõescromossômicas

Síndrome deCockayne

Radiação UV Naninismo, atrofia daretina, fotosensibilidade,progeria, surdez,trissomia no cromossomo10

AnemiaFalconi

Agentesreticulantes

Leucemias Pancitopeniahipoplástica, anomaliascongênitas

Xerodermapigmentoso

Radiação UV,mutagênicosquímicos

Carcinoma depele e melanomas

Fotosensibilidade deolhos e pele, queratose

Doenças humanas hereditárias associadas com defeitos de reparo do DNA