Replicação do DNA
Guerra, J. U. 2018.
O processo de duplicação da fita de DNA é chamado de replicação. É um processo bidirecional e semiconservativo. A síntese do DNA é feita no sentido 5’-3’ e irá acontecer em locais específicos do DNA, a esses pontos se nomeia origem de replicação.
A proteína DnaA se liga a sequência de nucleotídeos específicos na origem de replicação, causando sua separação. Assim o DNA helicase pode iniciar seu trabalho.
O DNA helicase usa ATP para abrir a fita de DNA quebrando as pontes de hidrogênio que unem as bases nitrogenadas dos nucleotídeos. Com isso, o DNA aberto fica com uma estrutura parecendo um Y, que se chama garfos de replicação, e compõem a bolha de replicação. Esses garfos irão se mover em direções opostas conforme a replicação for acontecendo, já que a fita irá se abrindo. As proteínas ligadoras de fita simples (SSB) irão recobrir as fitas separadas próximas ao garfo de replicação, o que irá impedir que elas voltem a se unir e formar a dupla hélice.
O desenrolamento da hélice leva a um desenrolamento positivo, e essas voltas adicionais se tornam mais acentuadas à medida que a forquilha de replicação aumenta de tamanho e para impedir o superenovelamento do DNA o DNA topoisomerase I quebra a ligação fosfodiéster, evitando que o DNA fique muito enrolado à medida que é feita a replicação. O DNA topoisomerase II causa quebras transitórias na a dupla fita, podendo ser encontrada na literatura como DNA girase. Como os DNA topoisomerases mantém a energia da ponte fosfodiéster original armazenada, essas quebras são revertidas após a tensão acumulada ser aliviada.
As fitas de DNA são antiparalelas, mas a replicação ocorre em apenas um sentido, então o padrão de replicação na fita 3’-5’ é descontínuo. Com isso o lado que vai estar sendo replicado na direção 5’-3’ recebe o nome de cadeia líder ou cadeia contínua e o que vai ser replicado de forma descontinuada (direção 3’-5’) recebe o nome de cadeia descontinuada ou retardatária.
O DNA primase é uma enzima feita de pequenas sequências de RNA, é um oligonucleotídeo iniciador de aproximadamente 10 nucleotídeos de comprimento, com um grupo hidroxila livre no carbono 3’, assim ele recebe os nucleotídeos que serão sintetizados pelo DNA polimerase.
O DNA polimerase adiciona nucleotídeos na extremidade 3’OH de uma região pareada de DNA, então conforme ela vai lendo a fita na direção 5’-3’, ela irá sintetizando uma fita complementar a ela, no sentido 3’-5’, por isso é dito que a replicação de DNA é antiparalela. A DNA polimerase precisa do primer (DNA primase) para conseguir sintetizar a nova fita ou nova cadeia. Existem alguns tipos de DNA polimerase, nos eucariontes as DNA polimerases que atuam na replicação diretamente são a alfa e delta, onde a DNA polimerase delta replica a cadeia contínua e a DNA polimerase alfa replica a cadeia retardatária.
Exonuclease de correção
A DNA polimerase possui um sistema interno de “controle de qualidade”, sendo vista como uma enzima de autocorreção. Possui um sítio catalítico separado chamado exonuclease de correção e vai clivar o sítio mau pareado. Assim a própria DNA polimerase detecta e substitui qualquer sítio mal pareado em um processo chamado reparo por mau pareamento.
Os fragmentos da cadeia descontínua são chamados de fragmentos de Okasaki, são cadeias curtas e com comprimento aproximadamente constante, e depois de prontos esses fragmentos são unidos pelo DNA ligase, que irá conectar as extremidades dos fragmentos formando a nova fita de DNA.
Os telômeros
São várias repetições consecutivas de uma mesma sequência, nos humanos essa sequência é GGGTTA e se estende por cerca de 10 mil nucleotídeos. A enzima telomerase reconhece a extremidade da fita rica em G e utilizando um molde de RNA que compõe a enzima, estende a fita na direção 5’-3’. Com isso se completa a replicação da fita descontinuada na extremidade do cromossomo.