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13.7: Proofreading

13.7: Revisão

Overview

Synthesis of new DNA molecules starts when DNA polymerase links nucleotides together in a sequence that is complementary to the template DNA strand. DNA polymerase has a higher affinity for the correct base to ensure fidelity in DNA replication. The DNA polymerase furthermore proofreads during replication, using an exonuclease domain that cuts off incorrect nucleotides from the nascent DNA strand.

Errors during Replication Are Corrected by the DNA Polymerase Enzyme

Genomic DNA is synthesized in the 5’ to 3’ direction. Each cell contains a number of DNA polymerases that play different roles in synthesizing and correcting mistakes in DNA; DNA polymerase delta and epsilon possess proofreading ability when replicating nuclear DNA. These polymerases “read” each base after it is added to the new strand. If the newly-added base is incorrect, the polymerase reverses direction (moving from 3’ to 5’) and uses an exonucleolytic domain to cut off the incorrect base. Subsequently, it is replaced with the correct base.

Mutations in the Exonuclease Domain of DNA Polymerase Are Linked to Cancers

Proofreading is important for preventing mutations from occurring in newly-synthesized DNA, but what happens when the proofreading mechanism fails? When a mutation alters the exonuclease domain of DNA polymerase, it loses the ability to remove incorrect nucleotides. In consequence, mutations can accumulate rapidly throughout the genome. This type of mutation has been linked to various types of cancer.

Low-Fidelity DNA Polymerase Can Generate Mutated DNA Sequences

Modified DNA polymerases are used in laboratory science for polymerase chain reaction (PCR), an in vitro technique for making many copies of specific fragments of DNA. While high-fidelity polymerases are used when it is important that the end product is perfect, some techniques, such as error-prone PCR, seek to generate mutations in a stretch of DNA on purpose. These techniques use polymerases that have compromised proofreading ability.

Visão geral

A síntese de novas moléculas de DNA começa quando a polimerase de DNA une nucleotídeos em uma sequência que é complementar à cadeia de DNA do modelo. A polimerase de DNA tem uma maior afinidade com a base correta para garantir fidelidade na replicação do DNA. A polimerase de DNA ainda revisa durante a replicação, usando um domínio exonuclease que corta nucleotídeos incorretos da cadeia de DNA nascente.

Erros durante a replicação são corrigidos pela enzima polimerase de DNA

O DNA genômico é sintetizado na direção de 5' a 3'. Cada célula contém uma série de polimerases de DNA que desempenham diferentes papéis na sintetização e correção de erros no DNA; Dna polymerase delta e epsilon possuem capacidade de revisão ao replicar DNA nuclear. Essas polimerases "lêem" cada base depois de adicionadas à nova vertente. Se a base recém-adicionada estiver incorreta, a polimerase inverte a direção (movendo-se de 3' para 5') e usa um domínio exonucleolítico para cortar a base incorreta. Posteriormente, é substituído pela base correta.

Mutações no Domínio Exonuclease da Polimerase de DNA estão ligadas a cânceres

A revisão é importante para evitar que mutações ocorram no DNA recém-sintetizado, mas o que acontece quando o mecanismo de revisão falha? Quando uma mutação altera o domínio exonuclease da polimerase de DNA, ela perde a capacidade de remover nucleotídeos incorretos. Em consequência, mutações podem se acumular rapidamente ao longo do genoma. Esse tipo de mutação tem sido ligado a vários tipos de câncer.

Polimerase de DNA de baixa fidelidade pode gerar sequências de DNA mutantes

Polimerases de DNA modificadas são usadas em ciência de laboratório para reação em cadeia de polimerase (PCR), uma técnica in vitro para fazer muitas cópias de fragmentos específicos de DNA. Enquanto polimerases de alta fidelidade são usadas quando é importante que o produto final seja perfeito, algumas técnicas, como PCR propensa a erros, buscam gerar mutações em um trecho de DNA de propósito. Essas técnicas utilizam polímerases que comprometeram a capacidade de revisão.


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