Genética medica

1. Auxílio: Mariáh Daminani da Silva
Professora: Dra. Ilíada Rainha de Souza
Genética I
A MOLÉCULA DE DNA:
ESTRUTURA E REPLICAÇÃO
Laboratório de Polimorfismos Genéticos, BEG - CCB
Professora: Dra. Ilíada Rainha de Souza
BEG7200 – Introdução à Genética Humana

2. A MOLÉCULA DE DNA:
REPLICAÇÃO
Aula 3 -
Por que e quando
ocorre?

3. ✓ Associação das duas fitas com proteínas - histonas
Estrutura Terciária do DNA
Relembrando...

4. DIVISÃO CELULAR
MITOSE Manutenção no número de cromossomos
intérfase prófase final da prófase
prometáfase metáfase anáfase
telófase intérfase
final da anáfase
CROMATINA
CROMOSSOMOS
CROMATINA

5. DIVISÃO CELULAR
MITOSE Manutenção no número de cromossomos
intérfase prófase final da prófase
prometáfase metáfase anáfase
telófase intérfase
final da anáfase
 REPLICAÇÃO DE DNA: Processo que precede a divisão celular e
através do qual são geradas cópias idênticas das moléculas de
DNA presentes na célula-mãe, a seguir herdadas pelas duas
células-filhas.

6. Ciclo Celular G0
Replicação do
DNA
(INTÉRFASE)
MITOSE
Duas
células 2n
célula 2n
Mitose
https://lh3.googleusercontent.com/-G8KlSURSuFM/UvSjvRtV-
AI/AAAAAAAABwo/s8wAaNgcIww/w426-h320/insta.gif

7. Cromossomo
duplo
DNA
cromatina

8.  Fase S da intérfase
É a única molécula capaz de sofrer
autorreplicação !
DNA

9. Como acontece a
Autorreplicação do DNA?

10. Autorreplicação do
DNA
Replicação
semiconservativa

11. Matthew Meselson
e Frank Stahl
Fonte: www.scienceworld.wolfram.com/ biography
1958 – Replicação semi-conservativa do DNA

12. QUAL A ORIGEM DA
REPLICAÇÃO?
Sítios específicos nos quais o DNA é desenrolado e o início
da replicação ocorre

13. QUAL A ORIGEM DA
REPLICAÇÃO?
Dependendo do organismo, podem existir de uma a milhares
origens por cromossomo (tamanho do genoma)
eucariotos

14. Replicação se inicia no DNA
em regiões ricas em A-T

15. Unidade do DNA onde está
ocorrendo um evento de replicação
• Ativados apenas uma única vez em cada
ciclo celular
O que é o Replicon?

16. • A velocidade da forquilha de replicação bacteriana é
50.000 pb/min (~830 pb/s)
• Uma única origem de replicação em E.coli (OriC, 245 pb)
O genoma bacteriano circular
constitui um único replicon
FORQUILHA

17. O genoma eucariótico possui vários replicons
• A velocidade da forquilha de replicação eucariótica é 2.000 pb/min (~33,5 pb/s);
• Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos diferentes,
mas apenas uma única vez em cada ciclo celular
• Fase S demora ~ 6h em uma célula somática

19.  Tem início em uma origem e depois procede
bidirecionalmente
Replicação é bidirecional

20.  Região do DNA onde ocorre a transição do DNA parental fita
dupla recém-separado e o dúplex de DNA não-replicado
Forquilha de replicação

21.  A forquilha de replicação se desloca continuamente
em direção à região do dúplex de DNA não-replicado,
deixando em seu trajeto dois moldes de ssDNA, que
coordenam a formação de dois dúplexes de DNA filhos
dois moldes
de ssDNA

22. DNA é sintetizado
por
DNA polimerases

24. Síntese da cadeia de DNA envolve a
formação de ligações covalentes
Fosfodiéster !

25. A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´
primers
Nucleotídeos adicionados continuamente
no sentido 5’ → 3’ = fita leading
Nucleotídeos adicionados formando fragmentos → fita lagging

26.  É semi-descontínua
A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´
primers
Nucleotídeos adicionados continuamente
no sentido 5’ → 3’ = fita leading
Nucleotídeos adicionados formando fragmentos → fita lagging

27.  A natureza antiparalela do DNA fornece uma dificuldade à
replicação simultânea dos 2 moldes expostos pela forquilha de
replicação
A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´

28.  Como o DNA é sintetizado apenas pelo elongamento da extremidade 3’ ,
apenas 1 dos 2 moldes expostos pode ser replicado de forma contínua, à
medida que a forquilha se movimenta FITA LÍDER (leading strand)
A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´

29.  A síntese da nova fita de DNA coordenada pelo outro molde faz com que a
DNApolimerase se desloque na direção oposta à forquilha de replicação →
FITA TARDIA (lagging strand)
A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´

30.  Os pequenos fragmentos de DNA recém-sintetizados, formados na
fita tardia são chamados de fragmentos de OKAZAKI ;
e são, logo após a sua síntese, covalentemente ligados produzindo
uma nova fita de DNA contínua e intacta

31.  Os pequenos fragmentos de DNA recém-sintetizados, formados na
fita tardia são chamados de fragmentos de OKAZAKI ;
e são, logo após a sua síntese, covalentemente ligados produzindo
uma nova fita de DNA contínua e intacta

32.  Os pequenos fragmentos de DNA recém-sintetizados, formados na
fita tardia são chamados de fragmentos de OKAZAKI ;
e são, logo após a sua síntese, covalentemente ligados produzindo
uma nova fita de DNA contínua e intacta

33. Origem de replicação é bidirecional

34. A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´
primers
Nucleotídeos adicionados continuamente
no sentido 5’ → 3’ = fita leading
Nucleotídeos adicionados formando fragmentos → fita lagging

35. A síntese de DNA é feita na direção 5´→ 3´
primers
Nucleotídeos adicionados continuamente
no sentido 5’ → 3’ = fita leading
Nucleotídeos adicionados formando fragmentos → fita lagging

37. PRINCIPAIS ENZIMAS ENVOLVIDAS
(SISTEMA DE REPLICAÇÃO DO DNA)
DNA Polimerases
Helicases
Topoisomerases (DNA girase)
Primases
Ligases
Telomerases

38.  Os pareamentos entre as bases A-T e C-G são ditos
obrigatórios.
 Eventualmente, outros tipos de pareamentos
podem se formar, por exemplo, pares G-T, G-A ou
U-G .
 Esses pares são bem menos estáveis, mas que se
não fossem detectados como “erros” de
pareamento causariam grandes alterações na
informação genética transmitida de uma célula
para outra.
 A DNA polimerase tem atividade revisora, ou seja,
é capaz de verificar se os nucleotídeos da fita nova
estão corretamente pareados com a fita molde.

39. PRINCIPAIS ENZIMAS ENVOLVIDAS
(SISTEMA DE REPLICAÇÃO DO DNA)
DNA Polimerases: podem desempenhar até 3 funções:
Polimerização: catalisa o crescimento da cadeia polinucleotídica
(polímero) no sentido 5’ para 3’.
Exonuclease 3’ para 5’: remove sucessivos resíduos individuais da
extremidade da molécula, eliminando mononucleotídeos. Atua em uma
única fita de ácido nucleico, prosseguindo em uma direção específica.
Exonuclease 5’ para 3’: degrada nucleotídeos de uma das fitas,
desmanchando a dupla hélice (remove oligonucleotídeos iniciadores).
(Polimerase I)
Helicases
Topoisomerases (DNA girase)
Primases
Telomerases

40. (revisora)
(remove
primer)

41.  A atividade revisora (proofreading) permite que antes de
realizar adição de um novo nucleotídeo, a DNA polimerase
verifique se o último nucleotídeo que foi ligado a fita de DNA
nascente está corretamente pareado com a fita molde
 Se o pareamento estiver incorreto, a DNA polimerase desfaz
a ligação fosfodiéster e o nucleotídeo mal pareado é
desligado da cadeia de DNA em formação
 A capacidade de remover nucleotídeos da extremidade da
fita de DNA nascente corresponde à atividade de nuclease da
DNA polimerase

42. Degradam o DNA, clivando-o em pedaços menores
1. EXONUCLEASES: clivam o DNA a partir do final da
molécula (5’ → 3’ e/ou 3’ → 5’)
2. ENDONUCLEASES: clivam em qualquer local da
molécula
NUCLEASES

43. Atividade revisora (atividade exonuclease 3’ → 5’)
garante a fidelidade da replicação

44. ESTÁGIOS DA REPLICAÇÃO
1. INICIAÇÃO
2. ALONGAMENTO
3. TERMINAÇÃO

45. INICIAÇÃO
1º estágio da replicação em E.coli
• A origem de replicação OriC é extremamente conservada
• Sequências repetidas com 9 e 13 bases, ricas em A-T são
reconhecidas por mais de 9 enzimas diferentes
• Reconhecida na sequência palindrômica GATC, alvo de
metilação enzimática na adenina
Estrutura da origem de replicação bacteriana oriC- 245 pb

46. ALONGAMENTO ou Elongação
2º estágio da replicação

47.  HELICASES (ou DNA B): separação da dupla fita (hidrólise de ATP)
 SSB = ssDNA-binding proteins: mantém as fitas separadas e estabilizadas
impedindo o reanelamento das mesmas
 PRIMASES (ou DNA G): sintetiza pequenas moléculas de RNA utilizadas
como iniciadores para replicação - fornecendo extremidade 3’ OH para a
DNA polimerase.
 POLIMERASES I : realiza a remoção de iniciadores de RNA (Atividade 5’ →
3’ exonuclease)
 LIGASES: conectam fragmentos de fitas menores.
 TOPOISOMERASES (DNA girase): responsáveis por aliviar a torção na parte
da fita que não está sendo replicada.
OUTRAS ENZIMAS (Proteínas)

49. Terminação
3º e último estágio da replicação
 Procariotos: DNA circular, quando as duas forquilhas de
replicação se encontram ela termina
 Eucariotos: sequências de nucleotídeos específicas
repetitivas no final dos cromossomos, sempre são
incorporadas a telômeros, pela enzima TELOMERASE.
 https://www.youtube.com/watch?v=AJNoTmWsE0s (telomerase)
 https://www.youtube.com/watch?v=vtXrehpCPEE
 https://www.youtube.com/watch?v=i6nE6gUp2cw
 https://www.youtube.com/watch?v=FhcZLqvs5yg - replicação de plasmídeo (bactéria)

50. Sequências de Telomêros:
• H. sapiens: 3’TTAGGG5’ (humano)
• Tripanosoma sp: 3’TTAGGG5’ (protozoário)
• Arabidopsis thaliana: 3’AGGGTTT5’ (planta
herbácea, tipo de couve, mostarda, usada como organismo modelo
em pesquisa científica).
TELÔMEROS
Telômeros: extremidades de cromossomos
que contém milhares de repetições em
tandem; em humanos são sequências de
seis nucleotídeos.

51. TELOMERASE
• Os cromossomos de eucariotos são lineares e apresentam
sequências repetitivas em suas extremidades denominadas
telômeros.
• A síntese da fita “leading” continua até o término da fita
molde de DNA, no entanto, no telômero a extremidade feita
pela primase na fita “lagging” não é digerida.
• Como o iniciador (primer) de “nucleotídeos de RNA” é
instável, ele se degrada com o tempo diminuindo, assim, o
tamanho do cromossomo.
• Telomerase age evitando a perda do fim do cromossomo.

52. TELÔMEROS
Rico e TG

53. TELOMERASE

54. TELOMERASE

55. ➢Estende extremidade 3’
➢Não precisa de molde
➢RNA = molde
➢Inúmeras repetições
TELOMERASE

56. TELOMERASE

57. TELOMERASE

58. TELOMERASE

59. ➢Maquinaria de replicação estende a fita telomérica 5’
TELOMERASE

60. TELOMERASE

64. • Replicação do DNA é semi-conservativa
• Replicação é bi-direcional
• Cromossomos bacterianos possuem apenas 1 replicon, cromossomos eucariotos
possuem vários amplicons
• O DNA é sintetizado por DNA polimerases, enzimas multiméricas
• A síntese ocorre sempre no sentido 5´ - 3’, com atividade revisora 3´- 5´
• A síntese é contínua em uma das fitas e descontínua na fita oposta
• Um complexo de mais 9 enzimas está envolvido na iniciação, elongação e terminação
da replicação
A replicação garante a duplicação fiel do material genético de uma célula e a sua
perpetuação pela passagem para as células-filhas
Replicação do DNA - Resumo

65. Outros Sites: www.youtube.com/watch?v=qn-JW-M89fo
www.youtube.com/watch?v=4jtmOZaIvS0
www.youtube.com/watch?v=5VefaI0LrgE&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=O7BjyogZ_3k&feature=fvst
Aula: https://www.youtube.com/watch?v=dKubyIRiN84

67. 1. GRIFFITHS, A.J.; Wessler, S.R.; Lewotin, R.C.; Carrol,
S.B. Introdução à Genética. 9ª ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan. 2009. 712p.
2. WATSON,J.D; BAKER,TA.; BELL,SP.; GAN,A;
LEVINE,M; LOSICK,R. Biologia Molecular do Gene.
Editora Artmed, 5ª edição, 2006.
3. ALBERTS,Bruce; Alexander Johnson; Julian Lewis;
Martin Raff; Keith Roberts; Peter Walter. Biologia
Molecular da Célula. Editora Artmed, 5ª edição,
2010.