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5.5:

Replicação Cromossômica

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Molecular Biology
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Chromosome Replication

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Durante a fase S do ciclo da célula, o processo de replicação cromossômica começa simultaneamente em cada um dos cromossomos de uma célula em numerosas origens da replicação. Uma origem da replicação é uma sequência de nucleotídeos que interage com proteínas iniciadoras especializadas, chamada complexo de reconhecimento de origem, em locais onde a replicação do DNA começa. Definir estas origens da replicação é difícil.Dado o grande tamanho do genoma humano, por exemplo, um número estimado de dezenas de milhares de origens seria necessário para replicar todo o genoma de forma oportuna. Em humanos, nenhum consenso claro sobre sequências de origem específicas foi alcançado. Em vez disso, é provável que as origens são definidas por uma combinação de sequências de nucleotídeos e estrutura de cromatina.O comprimento do DNA que abrange uma origem da replicação e seus dois respetivos terminais de replicação, onde os garfos de replicação adjacentes eventualmente fundem, é chamado de um replicão. A replicação não ocorre simultaneamente em todos os replicões, no entanto. Tipos diferentes de célula têm seu próprio tempo específico para o início da replicação, tipicamente em clusters de origens.A replicação do DNA progride desta forma em todo o cromossoma até que ele alcance os telómeros, que têm um processo de replicação único envolvendo a enzima telomerase reversa, uma transcriptase reversa. Neste ponto no ciclo da célula, imediatamente antes da divisão da célula, ou fase M, uma célula terá efetivamente duplicado sua massa cromossômica. Além do DNA, proteínas histonas são críticas para a estrutura física e função do cromossomo eucariótico.Assim, durante a replicação cromossômica a síntese de histona deve acontecer simultaneamente com replicação de DNA. Enquanto os garfos de replicação irradiam para fora das origens da replicação, eles rompem os nucleossomas associados com os fios de modelo do DNA. Vários estudos sugerem fortemente que os nucleossomas recém-formados são feitos exclusivamente dos histonas sintetizados e os nucleossomas velhos são reformados.Depois disto, os nucleossomas novos e velhos são dispersados aleatoriamente para as duas vertentes do DNA após a bifurcação da replicação.

5.5:

Replicação Cromossômica

Antes de uma célula se poder dividir, ela deve replicar com precisão todos os seus cromossomas, incluindo o DNA e as suas proteínas associadas, histonas e não histonas.  Este processo começa em numerosas origens de replicação durante a fase S do ciclo celular em cada um dos cromossomas de uma célula simultaneamente. Certos nucleótidos podem funcionar como origens de replicação, mas essas sequências não estão bem definidas – especialmente em espécies eucarióticas complexas e multicelulares. O comprimento do DNA que abrange uma origem de replicação e os seus dois respectivos terminais de replicação, onde garfos de replicação adjacentes irão eventualmente fundir, é chamado de replicão. A replicação do DNA progride dessa forma, em grupos de origens de cada vez, até atingir os telómeros, que têm o seu próprio processo de replicação especializado. Neste ponto, quando a célula está na fase M e pronta para se dividir, a massa cromossómica da célula duplicou de forma eficaz. 

Enquanto a replicação do DNA progride, novas proteínas histonas são sintetizadas e novas partículas de núcleos de histonas são formadas. Estas proteínas são tão importantes para a função cromossómica como o DNA, uma vez que as histonas são críticas para a estrutura física do cromossoma. 

Origens de Replicação

A replicação do DNA começa em certas sequências de nucleótidos chamadas origens de replicação. Estes locais interagem com proteínas iniciadoras especializadas que iniciam o processo de separação e replicação do DNA. Definir e quantificar estas sequências tem-se revelado difícil, especialmente em espécies eucarióticas complexas e multicelulares. Por exemplo, o grande tamanho do genoma humano exigiria dezenas de milhares de origens de replicação em todos os cromossomas. No entanto, a contagem destes locais é difícil porque não existe um consenso claro sobre sequências de origem específicas. É provável que as origens da replicação sejam definidas por uma combinação de sequências de nucleótidos, várias proteínas, e estrutura de cromatina. 

Replicação de Histonas

As histonas são proteínas responsáveis pelo empacotamento do DNA em cromatina e, em seguida, em cromossomas. Por isso, as histonas são críticas para a estrutura física e função do cromossoma eucariótico. Durante a replicação cromossómica, novas histonas também devem ser sintetizados para empacotar o novo DNA em nucleossomas. À medida que o garfo de replicação avança, as histonas novas e antigas são novamente montadas aleatoriamente nas células filhas. 

Suggested Reading

  1. Ramachandran, Srinivas, and Steven Henikoff. "Replicating nucleosomes." Science advances 1.7 (2015): e1500587.
  2. Prioleau, Marie-Noëlle, and David M. MacAlpine. "DNA replication origins—where do we begin?." Genes & development 30.15 (2016): 1683-1697.
  3. Leonard AC, Méchali M. DNA replication origins. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013;5(10):a010116. Published 2013 Oct 1. doi:10.1101/cshperspect.a010116
  4. Greider, Carol W., and Elizabeth H. Blackburn. "Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts." cell 43.2 (1985): 405-413.