21.10: Pareamento de Bases do DNA

As regras de Erwin Chargaff sobre a equivalência de DNA prepararam o caminho para a descoberta do emparelhamento de bases no DNA. As regras de Chargaff afirmam que, em uma molécula de DNA de cadeia dupla,

1. a quantidade de adenina (A) é igual à quantidade de timina (T);
2. a quantidade de guanina (G) é igual à quantidade de citosina (C); e
3. a soma das purinas, A e G, é igual à soma das pirimidinas, C e T (ou seja, A+G = C+T).

Trabalhos posteriores de Watson e Crick revelaram que, no DNA de cadeia dupla, A forma sempre duas ligações de hidrogénio com T, e G forma sempre três ligações de hidrogénio com C.  Este emparelhamento de bases mantém uma largura constante da dupla hélice de DNA, uma vez que ambos os pares A-T e C-G têm 10.85Å de comprimento e cabem perfeitamente entre os dois esqueletos de açúcar-fosfato.

Os emparelhamentos de bases fazem com que as bases nitrogenadas estejam inacessíveis a outras moléculas até que as ligações de hidrogénio se separem. No entanto, enzimas específicas podem facilmente quebrar essas ligações de hidrogénio para realizar os processos celulares necessários, tais como a replicação e transcrição do DNA. Como um par G-C tem mais ligações de hidrogénio do que um  par A-T, o DNA com uma elevada percentagem de pares G-C irá necessitar de maior energia para a separação de duas cadeias de DNA do que um com uma percentagem semelhante de pares A-T. 

Análogos de Bases como Medicamentos

O emparelhamento correto de bases é essencial para a replicação fiel do DNA. Os análogos de bases são moléculas que podem substituir as bases de DNA padrão durante a replicação do DNA. Estes análogos são agentes antivirais e anticancerígenos eficazes contra doenças como hepatite, herpes, e leucemia. O Aciclovir, também conhecido como Acicloguanosina, é uma base análoga da guanina e é comumente usado no tratamento do vírus herpes simplex.  A parte de guanina do Acyclovir emparelha com adenina como de costume durante a replicação do DNA; no entanto, por não ter uma terminação 3’ do nucleótido, a DNA polimerase não pode continuar a formar pares de bases, e a replicação termina.