Atividade Avaliativa 1 - Biomol

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Curso: Biomedicina
Disciplina: Biologia Molecular e Biotecnologia
Professor (a): Juciane Sousa Silva
Aluna: Sara Silva de Almeida
Mecanismos de reparo do DNA
Constantemente as células estão em contato com agentes químicos e físicos capazes de
danificar o DNA, o que pode resultar em consequências sérias ao funcionamento celular. Os
sistemas de reparo de DNA consistem em mecanismos essenciais que protegem a
integridade do genoma e garantem a evolução de organismos vivos na terra. A reparação
ocorre em todas as células e em todos os organismos. O funcionamento inadequado dos
sistemas de reparo pode permitir a ocorrência de acúmulos de mutações nocivas aos
processos celulares.
Das dezenas de milhares de alterações aleatórias geradas a cada dia no DNA de uma
célula humana por calor, acidentes metabólicos, radiações de vários tipos e exposição a
substâncias ambientais, apenas algumas alterações (menos de 0,02%) acumulam-se como
mutações permanentes na sequência de DNA. O restante é eliminado com uma eficiência
impressionante pelo reparo de DNA.
Apesar de alguns mecanismos de reparo poderem reparar diferentes tipos de lesões, as
células apresentam sistemas de reparo específicos para determinados danos. São vários os
mecanismos de reparo presentes nas células.
Os quatros principais mecanismos de reparo do DNA são:
Reparo por excisão de bases
O reparo por excisão de bases, envolve uma bateria de enzimas denominadas
DNA-glicosilases, cada uma capaz de reconhecer um tipo específico de base alterada no
DNA e de catalisar sua remoção hidrolítica. Existem pelo menos seis tipos dessas enzimas,
incluindo as que removem Cs desaminados, As desaminados, diferentes tipos de bases
alquiladas ou oxidadas, bases com anéis rompidos e bases nas quais a ligação dupla
carbono-carbono foi acidentalmente convertida em uma ligação simples entre os carbonos.
Como a base alterada é detectada no contexto da dupla-hélice?
Uma etapa-chave é a projeção do nucleotídeo alterado para fora da hélice, em um processo
mediado por enzimas que permite que a DNA-glicosilase procure uma lesão em todas as
faces da base. Acredita-se que essas enzimas deslocam-se pelo DNA usando a projeção
das bases para avaliar a situação de cada par de bases. Uma vez reconhecida a lesão, a
enzima remove a base do açúcar.
A “lacuna” criada pela ação da DNA-glicosilase é reconhecida por uma enzima chamada
endonuclease AP (AP para apúrica ou apirimídica, e endo para indicar que a nuclease cliva
dentro da cadeia polinucleotídica), que cliva a cadeia principal fosfodiéster, depois do qual a
lacuna resultante é corrigida.
Reparo de Incompatibilidade
Reparo de incompatibilidade é um sistema de ressíntese de excisão iniciado em uma
quebra de DNA de 100 a 1.000 nucleotídeos de distância da incompatibilidade.
Esse mecanismo corrige erros no emparelhamento de bases que possam ter ocorrido
durante a replicação do DNA e não foram reparados por revisão, muitas vezes causada
pela tautomerização (isômeros estruturais).
O processo ocorre a partir de proteínas RID que localizam os nucleotídeos incompatíveis e
recrutam exonucleases para a excisão de bases incompatíveis. Uma vez excisada a base
incompatível, a DNA Polimerase pode colocar as bases corretas e a DNA Ligase sela o
esqueleto de fosfato de açúcares.
União de extremidade não homólogas
Processo em que as extremidades da quebra são simplesmente justapostas e religadas,
geralmente com a perda de nucleotídeos no sítio da ligação. Esse mecanismo de ligação de
extremidades, que pode ser visto como uma solução “rápida e suja” para o reparo de
quebras nas duas fitas, é uma resposta comum nas células somáticas de mamíferos.
Apesar de causar uma alteração na sequência de DNA (uma mutação) no local da quebra,
pouco do genoma de mamíferos é essencial para a vida, e esse mecanismo parece ser uma
solução aceitável para o problema de religar cromossomos “quebrados”. Quando um
indivíduo atinge 70 anos, uma célula somática típica contém mais de 2 mil dessas
“cicatrizes” distribuídas pelo genoma, representando sítios em que o DNA foi reparado de
modo impreciso pela ligação de extremidades não homólogas.
Entretanto, a ligação de extremidades não homólogas apresenta um outro perigo: como
aparentemente não há um mecanismo que assegure que as duas extremidades ligadas
estavam originalmente próximas no genoma, essa ligação pode, por vezes, gerar rearranjos
em que um cromossomo quebrado seja ligado covalentemente a um outro. Como resultado,
podemos ter cromossomos com dois centrômeros ou cromossomos sem nenhum
centrômero; os dois tipos de cromossomos defeituosos são segregados de forma incorreta
na divisão celular.
Reparo de fita dupla por recombinação homóloga
Em situações em que ambas as fitas do DNA foram lesadas simultaneamente, as células
devem utilizar a informação presente em outra molécula de DNA com sequência similar
àquela afetada pela lesão.
Uma característica fundamental da recombinação homóloga (também chamada
recombinação geral) é uma troca de fitas do DNA entre um par de sequências de DNA de
duplex homólogos, isto é, segmentos de dupla-hélice com sequências nucleotídicas
semelhantes ou idênticas. Essa troca permite que um segmento do duplex de DNA atue
como um molde para recuperar uma informação perdida ou danificada em um outro
segmento de um duplex de DNA. Como o molde para o reparo não está limitado à fita
complementar da fita que contém a lesão, a recombinação homóloga pode corrigir inúmeros
tipos de lesões no DNA. Por exemplo, ela é a principal via para restaurar com precisão as
quebras de fita-dupla.
As quebras de fita dupla resultam de radiação ou compostos químicos reativos; na maioria
das vezes, no entanto, são causadas por forquilhas de replicação estacionárias ou
quebradas, sem nenhuma relação com qualquer causa externa. A recombinação homóloga
corrige com precisão esses acidentes, e, como eles ocorrem em quase todos os ciclos de
replicação do DNA, esse mecanismo de reparo é essencial para todas as células em
proliferação. A recombinação homóloga é talvez o mecanismo de reparo do DNA mais
versátil disponível na célula; a natureza “universal” do reparo por recombinação
provavelmente explica por que esses mecanismos e as proteínas que o realizam foram
conservados em praticamente todas as células na Terra.
O reparo de quebras de fita dupla por recombinação homóloga é mais difícil de ser
realizado, porém regenera a sequência original de DNA. Normalmente ocorre após a
replicação do DNA (quando um duplex molde está disponível), porém antes da célula
dividir-se.
Referências
ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
LOPES. C.O. Sistemas de Reparo de DNA em Procariotos. Departamento de Microbiologia
- ICB-USP. São Paulo. Disponível em:
<https://microbiologia.icb.usp.br/cultura-e-extensao/textos-de-divulgacao/bacteriologia/biolog
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MURAD, A. Entendendo os sistemas de reparo do DNA. Onconews. São Paulo, Julho de
2021. Disponível em:
<https://www.onconews.com.br/site/atualizacao-cientifica/drops-de-gen%C3%B4mica/5884-
entendendo-os-sistemas%20de-reparo%20do-dna/>. Acesso em: 12 Março 2023.
OISETH, S; JONES, L. Mecanismos de Reparação de DNA. Lecturio, 2022. Disponível em:
<https://www.lecturio.com/pt/concepts/mecanismos-de-reparacao-de-dna/>. Acesso em: 12
Março 2023.