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AULA 3 _2018-2_Replicação do DNA apresentação.pdf
- 1. Auxílio: Mariáh Daminanida 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 DEDNA: REPLICAÇÃO Aula 3 - Por que e quando ocorre?
- 3. ✓ Associação dasduas fitas com proteínas - histonas Estrutura Terciária do DNA Relembrando...
- 4. DIVISÃO CELULAR MITOSE Manutençãono número de cromossomos intérfase prófase final da prófase prometáfase metáfase anáfase telófase intérfase final da anáfase CROMATINA CROMOSSOMOS CROMATINA
- 5. DIVISÃO CELULAR MITOSE Manutençãono 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 Replicaçãodo DNA (INTÉRFASE) MITOSE Duas células 2n célula 2n Mitose https://lh3.googleusercontent.com/-G8KlSURSuFM/UvSjvRtV- AI/AAAAAAAABwo/s8wAaNgcIww/w426-h320/insta.gif
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- 8. Fase Sda intérfase É a única molécula capaz de sofrer autorreplicação ! DNA
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- 11. Matthew Meselson e FrankStahl Fonte: www.scienceworld.wolfram.com/ biography 1958 – Replicação semi-conservativa do DNA
- 12. QUAL A ORIGEMDA REPLICAÇÃO? Sítios específicos nos quais o DNA é desenrolado e o início da replicação ocorre
- 13. QUAL A ORIGEMDA REPLICAÇÃO? Dependendo do organismo, podem existir de uma a milhares origens por cromossomo (tamanho do genoma) eucariotos
- 14. Replicação se iniciano DNA em regiões ricas em A-T
- 15. Unidade do DNAonde está ocorrendo um evento de replicação • Ativados apenas uma única vez em cada ciclo celular O que é o Replicon?
- 16. • A velocidadeda 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 eucarióticopossui 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 inícioem uma origem e depois procede bidirecionalmente Replicação é bidirecional
- 20. Região doDNA onde ocorre a transição do DNA parental fita dupla recém-separado e o dúplex de DNA não-replicado Forquilha de replicação
- 21. A forquilhade 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 DNApolimerases
- 24. Síntese da cadeiade DNA envolve a formação de ligações covalentes Fosfodiéster !
- 25. A síntese deDNA 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 Asíntese 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 naturezaantiparalela 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 oDNA 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 sínteseda 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 pequenosfragmentos 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 pequenosfragmentos 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 pequenosfragmentos 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 replicaçãoé bidirecional
- 34. A síntese deDNA 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 deDNA 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 (SISTEMADE REPLICAÇÃO DO DNA) DNA Polimerases Helicases Topoisomerases (DNA girase) Primases Ligases Telomerases
- 38. Os pareamentosentre 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 (SISTEMADE 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
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- 41. A atividaderevisora (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 (atividadeexonuclease 3’ → 5’) garante a fidelidade da replicação
- 44. ESTÁGIOS DA REPLICAÇÃO 1.INICIAÇÃO 2. ALONGAMENTO 3. TERMINAÇÃO
- 45. INICIAÇÃO 1º estágio dareplicação 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 2ºestágio da replicação
- 47. HELICASES (ouDNA 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 últimoestágio 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 cromossomosde 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.
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- 55. ➢Estende extremidade 3’ ➢Nãoprecisa de molde ➢RNA = molde ➢Inúmeras repetições TELOMERASE
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- 59. ➢Maquinaria de replicaçãoestende a fita telomérica 5’ TELOMERASE
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- 64. • Replicação doDNA 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
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- 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.