replicação do dna & transposons enzimas e mecanismos envolvidos na replicação e...
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Replicação do DNA &
TransposonsEnzimas e Mecanismos Envolvidos na Replicação e Transposição do
DNA
Prof. Henrique S. Costa, M.Sc.
Replicação do DNA e ciclo celular
• Replicação e Ciclo Celular estão intimamente conectados.
• A freqüência do ciclo de replicação deve ajustar-se a velocidade de crescimento da célula.
• O término da replicação necessita ajustar-se à divisão celular.
• Sinais celulares para o crescimento e divisão celular → síntese de proteínas, falta de aminoácidos, ligação entre DNA e membrana celular (mesossomo) etc.
# No processo de divisão celular, os cromossomos precisam estar completos.
# A célula têm de possuir um tamanho celular mínimo necessário.
Replicação do DNA e ciclo celular
# E. coli → 20 minutos (formação de novas gerações)
# Ponto-chave na relação entre replicação e ciclo celular → momento em que o processo de duplicação do cromossomo deve ser iniciado.
# O ciclo de replicação deve ocorrer bem antes do processo de divisão celular.
# Presença de cromossomos com várias forquilhas de replicação em diferentes estágios de desenvolvimento.
PROCARIOTOS
Replicação do DNA e ciclo celular
PROCARIOTOS
EUCARIOTOS
Replicação do DNA e ciclo celular
# Pontos-chave na relação entre replicação e ciclo celular
→ momento em que o processo de duplicação do cromossomo deve ser iniciado.
→ ligação física entre DNA e membrana celular.
# Origem de replicação
→ seqüências GATC (sítios de metilação da Adenina).
• Metilação → adição do radical metil (– CH3) na base nitrogenada tornando o DNA susceptível ao início da replicação.
→ metilases (EcoR1 e BamH1)
PROCARIOTOS
Procarioto → E. coli
Replicação do DNA e ciclo celular
# Origem de replicação
→ formação de DNA hemi-metilado (nova fita sintetizada) que se liga a membrana celular (mesossomo)
→ segregação de cada cromossomo para cada uma das células após a o processo de divisão celular.
PROCARIOTOS
Replicação em ProcariotoA
nel P
eri
ssep
tal
Replicação do DNA e ciclo celular
EUCARIOTOS
• G1 – período variável entre diferentes organismos (iniciam seu ciclo como diplóides).
• S → iniciação das origens de replicação (ao final, a célula é tetraplóide).
• G2 → preparação do núcleo para divisão.
• Mitose → divisão celular (manutenção do número de cromossomos)
Replicação do DNA e ciclo celular
EUCARIOTOS
• Duplicação do material genético → ativação das origens de replicação em diferentes tempos.
# Sinais celulares para o início da fase S → ativação da primeira origem de replicação.
Replicação do DNA e ciclo celular
Origem de replicação
• Características das regiões de início de replicação → presença de grande quantidade de sítios AT.
• Vírus, plasmídeos e células procarióticas → possuem apenas uma origem de replicação.
# Eucariotos → várias origens de replicação.
Origem de Replicação
Origem de Replicação
Replicação em Procarioto
Replicação em Procarioto
• Complexo inicial → ligação de DNaA (proteína) em seu sítio de ligação (4 seqüências repetidas de 9 pb (5’ TTAT(C/A)CA(C/A)A 3’)).
• Complexo aberto → dependente das alterações estruturais no DNA em função do complexo DNaA:oriC (separação das 2 fitas na seqüência de 13 pb). HU, IHF (proteínas) estimulam a reação a partir da estabilização da curvatura do DNA.
• Complexo pré-priming → ligação de DNaB (proteína) na região de 13 pb. Formação do complexo DNaB:DNaC.
# DNaB → mantém as 2 fitas de DNA dissociadas, permitindo que a replicação continue (helicase).
Replicação em Procarioto
Complexo Inicial Complexo Aberto
Complexo Pré-priming
Replicação em Procarioto
Replicação em Procarioto
Proteína Iniciadora Monômero de 52 kDaLiga-se as 4 seqüências de 9pb Ligação Cooperativa 20 a 40 monômeros
Características
Liga-se a origemInduz abertura da fita de DNAPosiciona DnaB em oriC
Função
Replicação em Procarioto
Helicase Hexâmero (54 kDa)Liga-se as 3 seqüências de 13pb Ligação Dimerizada DnaB-DnaC
Características
Liga-se a origem após DnaAUtiliza ATP Preparo para entrada do P’
Função
DnaB
Replicação em Procarioto
Proteínas e genes envolvidos no início da replicação de E. coli
Proteína Gene Função
DnaA dnaA Reconhecimento de oriC
DnaB dnaB Helicase → Ligação na região aberta de 13pb
DnaC dnaC Formação do complexo pré-priming
DnaG dnaG Primase → Sintetiza e posiciona o primer
Girase gyr Remoção de supertorções positivas
SSB ssb Estabiliza DNA de fita simples
HU hup Estabilização da curvatura do DNA
Mecanismos de Replicação
Replicação Semiconservativa
Replicação Conservativa
Replicação Dispersiva
Mecanismos de Replicação
• SEMICONSERVATIVO → as 2 fitas do DNA parental são copiadas, originando moléculas filhas com apenas uma das fitas novas sintetizadas.
Mecanismos de Replicação
1958: Matthew Meselson e Franklin W. Stahl
Marcação do DNA de E. coli 15N Centrifugação de equilíbrio em gradiente
de densidade (Cloreto de Césio)
Mecanismos Básicos