Replicação do DNA

Replicação do DNA Nuclease é uma enzima capaz de quebrar as ligações entre os nucleotídeos, que são subunidades do ácido nucleico. Exonucleases são enzimas que trabalham pela clivagem de nucleotídeos um de cada vez a partir do final de uma cadeia de polinucleotídeos. A reação de hidrólise, que quebra as ligações fosfodiéster, ocorre no final da extremidade 3’ ou da 5 '. Seu parente próximo é a endonuclease que cliva ligações fosfodiéster no meio de uma cadeia de polinucleotídeos. Eucariontes e procariontes têm três tipos de exonucleases envolvidos no volume de negócios normal do mRNA : 5-3 'exonuclease', que é uma proteína destampamento dependentes, 3 '5' exonuclease, uma proteína independente, e poli (A) específico 3 '5' exonuclease. Nas arqueobactérias e eucariotos, uma das principais vias de degradação do RNA é realizada pela proteína multi- exosome complexo, que consiste basicamente de 3 '5' exoribonucleases . Importância para polimerase RNA polimerase II é conhecida por estar em vigor durante a terminação da transcrição, que trabalha com uma 5 'exonuclease (Xrn2 gene humano) para degradar a transcrição recém-formada a jusante, de deixar o local de poliadenilação e, simultaneamente, o tiro da polimerase. Este processo envolve a exonuclease da captura até a pol II e que encerra a transcrição. Pol I sintetiza nucleotídeos do DNA no lugar do primer de RNA que tinha acabado de remover. DNA polimerase I também tem 5 'para 3' exonuclease atividade, que é usado na edição e revisão de erros do ADN. A helicase ou DNA helicase é uma enzima que promove a abertura da hélice de DNA, separando-o em duas fitas simples para que possa sofrer replicação[1]. A helicase quebra as ligações de hidrogénio entre as bases azotadas (purinas ou pirimidinas) de ambas as cadeias de DNA, fazendo com que estas se separem. Esta enzima move-se ao longo da cadeia dupla de DNA utilizando energia da hidrólise de ATP para separar as duas cadeias da molécula.

Esquema da forquilha de replicação de DNA. Ao funcionarem durante o processo de replicação do DNA, as helicases recebem "ajuda" da enzima DNA-girase (ou topoisomerase), que desenrola a cadeia, diminuindo a tensão à medida que as helicases avançam, facilitando assim o seu trabalho. Depois

de aberta, a dupla cadeia de DNA não se volta a ligar devido à acção das proteínas ligadoras de fita simples, que mantêm a cadeia aberta, para poder ser replicada. Replicação do DNA Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Figura 1: Clássico esquema da replicação, demonstrando o modelo de replicação semi-conservativo. Obs.: foi omitido as enzimas que participam do processo

A replicação é o processo de duplicação de uma molécula de DNA de dupla cadeia. Os mecanismos de replicação dos procariotos e eucariotos não são idênticos. Como cada cadeia de DNA contém a mesma informação genética, qualquer uma delas podem servir como molde. Por isso a replicação do DNA é dita semi-conservativa. A replicação deve acontecer antes da divisão celular. Em procariotos a replicação ocorre entre as divisões celulares, enquanto que nos eucariotos ocorre na fase S da interfase (para maiores detalhes, veja ciclo celular). A replicação também pode ser reproduzida em laboratório através de um ensaio conhecido como PCR. O DNA não se replica sozinho Para que o processo de replicação se inicie, é necessária a atuação de uma enzima, a DNA helicase. A enzima liga-se à cadeia de DNA e desliza sobre esta, quebrando as ligações entre as duas cadeias de nucleótidos - ligações de hidrogênio - ficando então as duas cadeias de DNA separadas. Em seguida, os nucleotídeos livres existentes no núcleo ligam-se, por complementaridade de bases, à cadeia de DNA. De uma cadeia original de DNA formam-se duas. A replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético, mantendo o padrão de herança ao longo das gerações. Cada cadeia do DNA é duplicada formando uma fita híbrida, isto é, a cadeia velha pareia com a cadeia nova formando um novo DNA; de uma molécula de DNA formamse duas outras iguais a ela. Cada DNA recém formado possui uma das cadeias da molécula-mãe, por isso o nome semi-conservativa.

Ao mesmo tempo em que a DNA helicase vai abrindo a molécula de DNA, outra enzima chamada polimerase liga um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula-mãe. Além da capacidade de duplicação, o DNA também é responsável pela síntese de outro ácido nucleico muito importante para a célula: o ácido ribonucleico ou RNA. Da mesma forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande, formada por várias partes menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são polinucleotídeos. Etapas da polimerização do DNA A replicação inicia-se numa zona da cadeia denominada tripleto de iniciação. Neste local as helicases começam a abrir a cadeia para ambos os lados da origem quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases complementares e dando origem a uma bolha de replicação que é constituída por duas forquilhas de replicação. Em seguida liga-se às cadeias de DNA a enzima RNA primase que sintetiza um primer, que consiste numa sequência de bases de RNA que iniciam a síntese, visto que a DNA polimerase III não tem a capacidade de o fazer pela ausência de grupos hidroxila -OH expostos. Após a síntese do primer, a DNA polimerase III vai continuar o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNA polimerase vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA existente, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação. Esta cadeia é sintetizada de modo contínuo e denomina-se cadeia contínua. Existe uma outra parte da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese, esta cadeia é sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA primase vai sintetizar vários primers ao longo da cadeia, inicialmente próximo da origem de replicação e posteriormente a maior distância. Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki. Entre estes fragmentos existem os primers que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de uma outra DNA polimerase, a DNA polimerase I. Como a DNA polimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses nucleótidos e os que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro. Esses nucleótidos são posteriormente ligados pela DNA ligase. A esta cadeia chama-se cadeia descontínua. As partes finais da cadeia de DNA denominadas telômeros são sintetizadas pela RNA telomerase por um processo de transcrição inversa, isto é, esta enzima sintetiza DNA tendo por molde RNA. Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas entre elas as SSB e as topoisomerases que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese.

Três hipóteses tentaram explicar a replicação do DNA e foram testadas por Mathew Meselson e Franklin Stahl em 1958: - teoria conservativa: Cada fita do DNA sofre duplicação e as fitas formadas sofrem pareamento resultando num novo DNA dupla fita, sem a participação das fitas "parentais". Assim, fita nova com fita nova formam uma dupla hélice e fita velha com fita velha formam a outra dupla fita; - teoria semi-conservativa: Cada fita serve de molde para replicar uma nova fita complementar, produzindo duas moléculas de DNA filhas. Cada molécula filha contém duas fitas de DNA com orientação antiparalela. Este processo é chamado de replicação semi-conservativa, porque o par parental é separado em duas metades. A nova molécula filha contém apenas uma fita parental intacta (CHAMPE, 1996);

- teoria dispersivo: Haveria quebras continuadas na espinha-dorsal de açúcarfosfato e subseqüente reconstituição após a duplicação que poderia resultar numa mistura de segmentos velhos e novos na mesma fita (Bonato, 2003).