48737412-C11-Replicarea-ADN

5/15/2018 48737412-C11-Replicarea-ADN - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/48737412-c11-replicarea-adn 1/17

ReplicareaReplicarea ADNADN ReprezintReprezintă ă p procesulrocesul dede copierecopiere fidelfidelăă aa succesiuniisuccesiunii de nucleotidede nucleotide dindin

moleculelemoleculele de ADN,de ADN, decideci aa informainformaţţieiiei geneticegenetice,, îînn scopulscopul transmiteriitransmiterii

acesteiaacesteia dede--aa lungullungul generageneraţţiilor iilor celularecelulare..

ProcesulProcesul sese desf desf ăăşoar ă înşoar ă în faza Sfaza S a ciclului celulara ciclului celular..

Este oEste o reacreacţţieie dede polimerizare polimerizare, are loc cu o, are loc cu o ratratăă de 500 nucleotide/de 500 nucleotide/secundsecundăă

lala bacterii bacterii şşii de 50 nucleotide/de 50 nucleotide/secundsecundăă lala celulelecelulele dede mamiferemamifere.. DurataDurata fazei S fazei S este de aproximativ 8 ore rezultatul fiind 2 cromozomieste de aproximativ 8 ore rezultatul fiind 2 cromozomi

perfect identici cu cel de origine, uniţi prin intermediul centr perfect identici cu cel de origine, uniţi prin intermediul centr omerului pâomerului pânnă ă în metafaza mitozei.în metafaza mitozei.

Duplicarea cromozomilor implicDuplicarea cromozomilor implică ă atât r atât r eplicarea moleculei lungi de ADN aeplicarea moleculei lungi de ADN a

fiecfiecăăruia, câtruia, cât şşi asamblarea la ADNi asamblarea la ADN--ul nou format a noi proteineul nou format a noi proteinecromozomiale, ceea ce duce la formarea cromatinei.cromozomiale, ceea ce duce la formarea cromatinei. VitezaViteza şşii acurateacurateţţeaea suntsunt asigurateasigurate de o "de o "mamaşşininăă replicativreplicativăă"" complexcomplexăă,,

reprezentatreprezentatăă de un complexde un complex multienzimaticmultienzimatic..



FidelitateaFidelitatea replicareplicaţţieiiei ADNADN Secvenţa de nucleotide a ADN-ului (sau a unei secvenţe de ADN) este

duplicată prin împerecherea complementar ă de baze (A cu T şi G cu C),într-o secvenţă nucleotidică complementar ă.

Procesul presupune recunoaşterea fiecărui nucleotid şi implică în modobligatoriu separarea tranzitorie a celor două lanţuri complementare aledublului helix de ADN, astfel ca grupările acceptoare şi donoare alefiecărei legături de hidrogen ale bazelor azotate să apar ă expuse pentruîmperechere.

Procesul este catalizat de o enzimă de polimerizare a nucleotidelor denumită ADN-polimeraza.



ADNADN--polimerazapolimeraza catalizeazcatalizeazăă adiadiţţiaia ""treapttreaptăă cucu treapttreaptăă" a" adezoxiribonucleotidelordezoxiribonucleotidelor, la, la capcapăătultul 3'3'--OH alOH al unuiunui lanlanţţ polinucleotidicpolinucleotidicpreexistentpreexistent ((lanlanţţulul primer primer ) care se) care se aflaflăă î î mperecheatmperecheat lala lanlanţţulul matrimatriţţăă..



ÎÎnn timpultimpul replicareplicaţţieiiei,, fiecarefiecare catencatenăă vecheveche dede

ADNADN serveserveşştete caca matrimatriţţăă pentrupentru sintezasinteza uneiunei

catenecatene noinoi..AstfelAstfel,, secvensecvenţţaa ADN de oADN de o lungimelungime enormenormăă

esteeste replicatreplicatăă ""semiconservativsemiconservativ" de" de ccăătretre

ADNADN--polimerazpolimerazăă..



"Furca"Furca replicativreplicativăă"" Denumită astfel deoarece regiunea aflată în replicare ce se mişcă de-a

lungul helixului de ADN parental are o formă de Y.

La nivelul furcii replicative, helixul ambelor molecule noi de ADN estesintetizat de un complex enzimatic extrem de sofisticat care conţine şiADN-polimeraza.



IniIniţţiereaierea replicreplicăăriirii Shortcut to replication.lnk

Furca replicativă este iniţiată la nivelul unor secvenţe speciale de ADNnumite origini origini dede replicarereplicare;

Viteza de deplasare a furcii replicative este de 50 nucleotide/secundă;

Pe cromozomii eucarioţi există mai multe origini de replicare care se mişcă

simultan;

Furcile replicative funcţ

ionează

grupat fiind activate simultan câte 20-80 deorigini ce constituie unit unit ăă ţ i replicative ţ i replicative;

În interiorul unei unităţi replicative, fiecare origine de replicare esteseparată de cealaltă printr-un spaţiu de 30.000-300.000 de nucleotide;

La fiecare origine de replicare se formează câte două furci de replicare carese mişcă în direcţii opuse, până ce se întâlnesc cu furca de replicare a originiide replicare învecinate care vine din direcţie opusă;



ReplicareaReplicarea pepe lanlanţţulul ""tardivtardiv"" ADN-polimeraza are nevoie pe lanţul tardiv, din timp în timp, pe măsur ă ce

furca se desface, de câte un capăt 3'-OH nou; Sinteza se face în salturi, la fiecare salt fiind necesar un nou primer ARN

sintetizat de o ARN-primază;

Primerii ARN sunt secvenţe lungi de 10 ribonucleotide sintetizate la

intervale regulate pe lanţul tardiv; În momentul în care ADN-polimeraza întâlneşte capătul 5' al primerului

ARN din fragmentul anterior intervine o RN-ază ce rupe fragmentele deARN primer iar spaţiile r ămase goale sunt ocupate de nucleotidele

corespunzătoare; Ultima etapă este realizată de o ADN-ligază ce sudează capetele

fragmentelor Okazaki;



ProteineleProteinele de lade la nivelulnivelul furciifurcii replicativereplicative Proteinele helix-destabilizatoare, numite şi proteine SSB ("single-strand

DNA-binding proteins"), se leagă la catenele de ADN desf ăcute din helix,

f ăr ă a acoperi bazele. Ele stabilizează forma desf ăşurată a monocatenelor.



CorectareaCorectarea erorilorerorilor dede

replicarereplicare Fidelitatea copierii ADN în cursul replicării –

înaltă(max. 1 eroare/10 );

Formele tautomerice se pot împerechea greşit; Ex:forma tautomerică a C se împerechează cu A în loc deG, ceea ce poate cauza o mutaţie;

ADN-polimeraza începe sinteza unui polinucleotid dela capătul 3'-OH al unui primer primer ce este împerecheat cuo secvenţă complementar ă de pe lanţul matriţă ;

Un nucleotid adăugat greşit (neîmperecheat) nu poatereprezenta capăt de continuare a sintezei fiind “tăiat”de o subunitate a ADN-polimerazei ce are astfel oactivitate 3'3'→5'5' exonucleazicexonucleazicăă ;



ProteineleProteinele de lade la nivelulnivelul furciifurcii replicativereplicative

ADN ADN --helicazahelicaza, hidrolizează ATP

pentru a se mişca rapid de-a lungulunei monocatene de ADN;

ADN ADN --topoizomerazeletopoizomerazele funcţionează

ca "nucleaze reversibile“ ce determinăiniţial ruperea dublei catene de ADN"în amonte" de furca replicativă,slă bind tensiunea care s-a creat înmoleculă şi apoi legarea la loc acapetelor libere;



Genele şi mecanismele de reparare a erorilor de replicare

Etapele de la apariţia unei leziuni în secvenţa ADN: recunoaştere, evaluare (CP), răspuns (R, A);

Căile mecanismelor celulare de reparare ADN: excizia bazelor (BER), excizia nucleotidelor (NER),excizarea mononucleotidică a bazelor împerecheate greşit (MMR);

R ăspunsurile la apariţia unei leziuni în secvenţa ADN.

A. Post-recunoaştere şi evaluare are loc sinteza translezională a ADN.

B. Repararea implică excizia bazelor şi sinteza în condiţiileprezenţei ADN-ului dublucatenar. Bazele împerecheate greşit

- rezultate în urma erorilor din timpul replicării ADN, suntexcizate ca mononucleotide. O baz ă degradat ă este excizată fieindividual (reparare prin excizia bazelor) sau în cadrul uneisecvenţe oligonucleotidice (reparare prin excizie

oligonucleotidică).

C. Celula dispune de o reţea complexă de semnalizare ceblochează ciclul celular, având în permanenţă la dispoziţieopţiunea morţii celulare programate. Imagine preluată dinarticolul cu titlul: Defying death after DNA damage (Rich etal., 2000a) .




Proteinele implicateProteinele implicate î î n mecanismul MMR de reparare a erorilor n mecanismul MMR de reparare a erorilor (partea I) (partea I) ..

ProteineProteine FuncFuncţţiiii

MSH2MSH2--MSH6 (MSH6 (MutSMutSαα)) ReparareaRepararea erorilor erorilor dede î î mperecheremperechere:: eroareeroare singular singular ăă de tipde tip bazbazăă--bazbazăă şşii IDL de 1IDL de 1--22bazebaze

MSH2MSH2--MSH3 (MSH3 (MutSMutS β β )) ReparareaRepararea unor unor IDLIDL singularesingulare şşii unor unor IDLIDL--uriuri ≥≥22 bazebaze.. Ac Acţţiuneiune par par ţţialial suprapussuprapusăă

heterodimeruluiheterodimerului Msh2Msh2--Msh6Msh6

MLH1MLH1--PMS2PMS2

((MutLMutLαα))

Mediator alMediator al evenimentelor evenimentelor : de la: de la ataataşşareaarea lala locusullocusul î î mperecheriimperecherii gregreşşiteite aa

omologilor omologilor

MutSMutS

pâpâ

nnăă

lala

sintezasinteza

dede

repararereparare

a ADN.a ADN.

Are Are funcfuncţţiiii şşii î î nn recombinarearecombinarea î î nn meiozmeiozăă;;

MLH1MLH1--MLH3MLH3

((MutLMutLγγ))

Repar Repar ăă:: erorileerorile singularesingulare de tipde tip bazbazăă--bazbazăă şşii IDL de 1IDL de 1--22 bazebaze fiindfiind unun sistemsistem dede

rezervrezervăă pentrupentru MutLMutLαα..

PrincipalaPrincipala funcfuncţţieie esteeste legatlegatăă dede recombinarearecombinarea î î nn meiozmeiozăă..

MSH4MSH4--MSH5MSH5 ReparareaRepararea rupturilor rupturilor ADN ADN--uluiului dubludublu--catenar catenar î î nn meiozmeiozăă şşii mitozmitozăă

EXO1EXO1 ExciziaExcizia ADN ADN dubludublu--catenar catenar

ANKRD17ANKRD17 SupraexprimareaSupraexprimarea ANKRD17 ANKRD17 promoveazpromoveazăă intrareaintrarea î î nn fazafaza S;S;

DepleDepleţţiaia sasa prinprin siRNAsiRNA::

-- blocheazblocheazăă progresiaprogresia cicluluiciclului celular celular ;;

-- conduce la supraconduce la supra--expresiaexpresia p53p53 şşii p21;p21;

-- diminueazdiminueazăă nivelulnivelul dede î î ncncăărcarercare alal proteinelor proteinelor Cdc6Cdc6 şşii PCNAPCNA pepe moleculamolecula ADN ADNsugerândsugerând implicareaimplicarea sasa directdirectăă î î nn mecanismulmecanismul replicreplicăăriirii..




Proteinele implicateProteinele implicate î î n mecanismul MMR de reparare a erorilor n mecanismul MMR de reparare a erorilor (partea II) (partea II) ..

ProteineProteine FuncFuncţţiiii

MLH1MLH1--MLH2MLH2

(hPMS1) ((hPMS1) (MutLMutL β β ))

LaLa omom nunu sese cunoacunoaşştete funcfuncţţiaia heterodimeruluiheterodimerului..

ComplexulComplexul RFCRFC Î Î ncarcncarcăă PCNA;PCNA;

ModuleazModuleazăă polaritateapolaritatea excizieiexciziei

PCNAPCNA InteracInteracţţioneazioneazăă cucu omologiiomologii MutSMutS andand MutLMutL;;

RecrutezRecrutezăă proteineleproteinele MMR la MM;MMR la MM; Augumenteaz Augumenteazăă specificitateaspecificitatea dede legarelegare la MM a Msh2la MM a Msh2--Msh6;Msh6;

ParticipParticipăă lala excizieexcizie şşii probabilprobabil lala semnalizaresemnalizare;;

ParticipParticipăă lala sintezasinteza dede repararereparare a ADN.a ADN.

3_ 3_ exoexo aa PolPol δδ ExciziaExcizia ADN mono ADN mono--catenar catenar

3_ 3_ exoexo aa PolPol εε Mutator Mutator sinergicsinergic cu Exo1 mutantcu Exo1 mutant

ADN ADN polpol δδ SintezaSinteza dede repararereparare exactexactăă a ADNa ADN

RPARPA ParticipParticipăă lala excizieexcizie şşii lala sintezasinteza ADN ADN

ADN ADN ligazligazăă SigileazSigileazăă moleculamolecula ADN ADN prinprin formareaformarea postpost--sinteticsinteticăă aa leglegăăturilor turilor fosfofosfo--

diestericediesterice




Principalii heterodimeri implicaţi în mecanismul MMR. A. Compoziţia

heterodimerilor MutSα şi MutSβ. B. Compoziţia heterodimerilorMutLα şi MutSγ.



CAP.2. GENETICA SOMATICĂ A PROCESELOR MALIGNE COLORECTALE

2.7 Genele şi mecanismele de reparare a erorilor de replicare

Sistemul MMR uman reconstruit - etapele procesului de reparare.MutSα (sau MutSβ) legată la locusul unde s-a produs eroarea de tip MM(triunghiul roşu) recrutează MutLα. Acest complex suferă o schimbare

conformaţională indusă de ATP, rezultatul fiind deplasarea de la locusulMM.

(a) Complexul ce se deplasează în direcţia 5' întâlneşte RFC legat la capătul 5'al catenei întrerupte. Ulterior desprinde RFC de pe ADN şi încarcă EXO1.Exonucleaza activată începe degradarea catenei în direcţia 5'→3', monocatenarămasă fiind stabilizată de RPA. După înlăturarea MM, EXO1 nu mai estestimulată de MutSα şi este inhibată intens de MutLα. ADN polimeraza δ este

încărcată la capătul 5' al discontinuităţii iniţiale unde se află PCNA. Acestcomplex participă la sinteza de reparare, fisura rămasă între fragmente fiindreparată de ADN ligază.

(b) Complexul ce se deplasează în direcţia 3' întâlneşte molecula PCNA legată la capătul 3' al catenei întrerupte. Recrutarea EXO1 conduce la degradareacatenei dintre discontinuitatea originală şi MM, posibil prin câteva încărcări

repetate ale EXO1. RFC este legat la capătul 5' al discontinuităţii perveninddegradarea catenei (la distanţă de MM). După înlăturarea MM activitateaEXO1 este inhibată prin legarea sa de RPA şi MutLα, secvenţa lipsă fiindsintetizată de ADN polimeraza δ şi sigilată de ADN ligaza care finalizează procesul de reparare. Imagine preluată din: The multifaceted mismatch-repair

system. Jiricny J. Nat Rev Mol Cell Biol. 2006 May;7(5):335-46.



Asamblarea histonelor pe parcursulAsamblarea histonelor pe parcursulprocesuluiprocesului dede replicarereplicare

La eucariote ADN-ul este replicat în starea sa structurată sub formă decromatină, deci complexat cu proteinele histonice.

Majoritatea organismelor posedă copii multiple ale fiecărei genehistonice(histonele fiind sintetizate aproape exclusiv în faza S a

ciclului celular);

Ipoteză: în momentul când furca replicativă ajunge la nivelulnucleozomului, se presupune că acesta se desface în doi "semi-nucleozomi" permiţând astfel ADN-polimerazei să copieze lanţuldesf ăcut;



IpotezIpotezăă:: replicarea pe ADNreplicarea pe ADN--ul eucariotul eucariotorganizatorganizat î î n cromatina nuclearn cromatina nuclearăă

48737412-C11-Replicarea-ADN

Documents

Transcript of 48737412-C11-Replicarea-ADN