Replicação do DNA
Autor: João Victor Sousa Ferreira
O processo de manutenção da vida perpassa pela necessidade de se dividir, além de transmitir características fundamentais à sobrevivência aos seus descendentes, apesar da ocorrência de erros e mecanismos de reparo concomitantes.
Onde começa?
Existem sequências específicas chamadas origem de replicação que são reconhecidas por proteínas que se ligam, abrem o DNA e dão início ao processo. Em células eucarióticas há vários sítios de ligação para proteínas que se ligam a essas sequência, compondo em torno de 30.000 em todo o genoma, enquanto em células procaróticas normalmente há apenas um.
DNA Polimerase
Durante a replicação, a DNA Polimerase é essencial ao catalisar a incorporação de nucleotídeos a uma molécula de DNA complementar ao molde. Em células eucarióticas, essa enzima existe em cinco tipos: α, β, γ, ε, δ. A γ polimerase é responsável pela replicação do DNA mitocondrial. Enquanto α, ε e δ estão mais ativas no processo de divisão celular, a β mantém-se em atividade tanto na célula em repouso quanto em divisão, o que sugere que as três primeiras estejam relacionadas à replicação em si e a última com os mecanismos de reparo do DNA.
As duas principais propriedades dessa enzima são: só adicionam desoxinucleotídeos trifosfato (dNTP) na direção 5’ para 3’ na cadeia nascente e são incapazes de polimerizar dNTP livres, ou seja, que não estejam ligadas a uma cadeia
A replicação é semiconservativa
As fitas complementares sintetizadas na replicação são antiparalelas. Assim, uma 5’-3’ e a outra 3’-5’. Como a DNA Polimerase só atua na primeira direção (5’-3’), são formados fragmentos descontínuos (de Okasaki) iniciados por trechos de RNA primers produzidos pela enzima RNA Primase. Esses trechos devem ser removidos e os fragmentos descontínuos ligados entre si pela DNA Ligase.
Em procariotos, como Escherichia coli, essa remoção acontece pela ação conjunta de uma RNase H com a DNA Polimerase tipo I, que atua como exonuclease, permitindo a substituição de nucleotídeos por desoxirribonucleotídeos. Nos eucariotos, esse papel é desempenhado por outras enzimas, que retiram os rnas primers, e a DNA Polimerase δ corrige as falhas.
A DNA Polimerase α e a RNA primase formam um complexo para síntese das sequências RNA-DNA iniciadoras. A polimerase δ continua a síntese tanto da fita de direção 5’-3’ quanto fragmentos de Okasaki.
Quem estabiliza o DNA enquanto isso acontece?
A DNA Helicase desenrola a fita dupla de DNA, então as SSBP (single-stranded DNA binding proteins) as mantém assim, como fita estendida, permitindo que a replicação aconteça adequadamente.
Nesse processo de abertura, a molécula poderia enrolar sobre si mesma, travando a etapa, porém as topoisomerases quebram e religam as fitas de DNA, possibilitando as fitas girarem livremente. Acredita-se que a fita molde dê uma volta sobre si mesma de modo que a polimerase se mova na direção apropriada. Além disso, a DNA polimerase verifica frequentemente a inserção de bases incorretas através de sua atividade exonucleásica no sentido inverso, aumentado a eficiência em 100 a 1000 vezes.
Bibliografia
1 Boim, Mirian Aparecida; Santos, Oscar Fernando Pavão dos; Schor, Nestor; Bases Moleculares da Biologia, da Genética e da Farmacologia Vol. 1
