Reparo e Rearranjo do DNA
Autor: João Victor Sousa Ferreira
A ocorrência de mutações ao longo dos processos celulares relacionados ao DNA pode gerar problemas à manutenção do genoma, ainda que existam tipos de alterações sustentáveis, como as silenciosas e as neutras. Para tanto, existem mecanismos de reparo que podem corrigir diversos erros como esses, naturais ou induzidos por algum agente externo.
Formas gerais de reparo
Reversão Direta da Reação
Existem mutações que ocorrem pela dimerização de bases adjacentes pela presença de radiação UV, como entre timinas ou entre timina e citosina, onde se formam ligações covalentes. Isso deforma a estrutura do DNA, bloqueando a transcrição e a replicação. No entanto, a reação de fotorreativação enzimática pela fotoliase na ação da luz visível,atua revertendo à forma original os dímeros de timina ou a reação de timina com citosina. No entanto, esse mecanismo não está presente em humanos, apesar de estar em várias espécies.
Reversão Por Excisão
Processo mais eficiente e está presente tanto em células procarióticas quanto eucarióticas, sobretudo em humanos. Sua atuação se dá pela retirada ou substituição de bases livres ou nucleotídeos danificados, quando reconhecidos, e o preenchimento de DNA novo para preencher a falha resultante. Pode ser dividido em três tipos:
1) Reparo por excisão de base: a presença da base uracila como substituição de timina ou desaminação de citosina no DNA pode ser removida por uma enzima, DNA-glicosilase, que também reconhece outras bases anormais.
2) Reparo por excisão de nucleotídeo: a excisão de um oligonucleotídio danificado como o dímero de timina deixa uma base livre. Então, o sítio com açúcar sem base ligada é reparado por uma enzima AP endonuclease, que rompe a ligação fosfodiéster do nucleotídeo, permitindo que a DNA Polimerase e a DNA Ligase reponham a falha. Alteração identificada em pacientes que sofrem doenças genéticas como Xeroderma Pigmentoso, Síndro de Cokay-ne e Tricotiodistrofia.
3) Reparo de pareamento errado (mismatch):o sistema de reparo escaneia o processo replicação e identifica bases que são pareadas e incorporadas de forma incorreta. Então, uma proteína, MultS liga-se a outra, MultL, que ativa a MultH, clivando a fita (não-metilada) que contém a base com pareamento errado, em que a Helicase e Exonuclease podem removê-la. Assim, a DNA Polimerase e Ligase podem corrigir e inserir novo DNA. Mutações nos genes de reparo desse sistema podem causar um tipo comum de câncer de cólon (hereditary nonpolypopsis colorectal cancer ou HNPCC).
Reversão Após a Replicação
Pode-se dar de duas maneiras, por recombinação ou reparo passível de erro. Na primeira, utiliza-se uma fita de DNA homóloga como molde. Considerando que em procariotos existe mais de uma molécula de DNA que se replica mais rapidamente que a divisão celular, assim outra molécula pode servir de molde. O mesmo ocorre em eucariotos já que, pela maioria das células ser diploide, apresenta duas cópias de cada cromossomo. Quando existe uma fita danificada, a região homóloga é pareada, uma nuclease corta a outra molécula e a polimerização pode ocorrer. Então, após replicação, a sequência com erro sofre é retirada e a falha é preenchida por DNA polimerase. Da segunda forma, é inserida uma sequência oposta baseada no DNA danificado e, por isso, é mais passível de erro. Utilizado somente em por bactérias expostas a condições letais como radiação.
Rearranjo
Recombinação
É um processo que exige proteínas específicas, como a RecA, que recobre o DNA e forma um complexo sem pareamento de bases para o alinhamento de regiões homólogas.
1) Homóloga Geral: ocorre em qualquer local com a condição de que as sequências sejam homólogas e o alinhamento entre elas pode durar longas distâncias dentro do DNA. Ex.: crossing-over
2) Sítio-específica: as sequências não precisam ser homólogas, ainda que geralmente sejam num trecho específico. O reconhecimento se dá em sequências específicas e não por pareamento de bases complementares. O processo pode ser catalisado pela enzima integrase proveniente de vírus. Crítica para a produção sistema imune.
Tranposição
A troca de sequências no genoma não necessita de homologia. Em procariotos, os plasmídeos codificam transposases,enzimas capazes de inseri-los no cromossomo e serem retirados novamente. Nas células eucarióticas, isso ocorre pela presença de elementos transponíveis ou transposons, configurando uma transposição replicativa ou não-replicativa. Também existe retrotransposons, que se propagam através do RNA
Bibliografia
1 Boim, Mirian Aparecida; Santos, Oscar Fernando Pavão dos; Schor, Nestor; Bases Moleculares da Biologia, da Genética e da Farmacologia Vol. 1
