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6.4:

A forquilha de replicação do DNA

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The DNA Replication Fork

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Na célula, a replicação de DNA sempre se inicia em locais específicos no DNA chamado a origem da replicação. No início da replicação, a enzima DNA helicase liga e se move ao longo da fita de DNA, desenrolando e separando o DNA. A estrutura resultante em forma de Y formada pelas vertentes separadas do DNA parece uma bifurcação de dois fios e torna-se um local de replicação do DNA.Portanto, esta estrutura é conhecida como o garfo de replicação. Estas moléculas separadas únicas do DNA de encapsulado são propensas a formar laços duplos de hairpin trançado ou para rebobinar com a outra vertente. Para evitar que isto aconteça, as proteínas de ligação de DNA de uma vertente, ou SSB, ligam a um DNA isolado e inibem o enrolamento.Agora as únicas vertentes expostas do DNA podem agir como modelos para a síntese de vertentes complementares da filha.

6.4:

A forquilha de replicação do DNA

O genoma de um organismo precisa ser duplicado de uma forma eficiente e sem erros para o seu crescimento e sobrevivência. O garfo de replicação é uma região ativa em forma de Y, onde duas cadeias de DNA são separadas e replicadas continuamente. A combinação do desenrolamento do DNA e síntese da cadeia complementar é uma característica de um garfo de replicação.   Organismos com DNA pequeno circular, como E. coli, têm muitas vezes uma única origem de replicação; portanto, têm apenas dois garfos de replicação, um em cada direção, afastando-se da localização da abertura inicial.  Em organismos com genomas grandes, a replicação do DNA não é feita a partir de um único ponto de origem, mas em muitos garfos de replicação distintos e localizados. 

A progressão sem obstáculos do garfo de replicação é necessária para a replicação completa do DNA e para a estabilidade do genoma; no entanto, o garfo de replicação é muitas vezes bloqueado por factores internos ou externos que podem retardar ou interromper a sua progressão, resultando em stress de replicação. O stress da replicação causa instabilidade genómica, que é uma característica de doenças como o cancro. A instabilidade genómica é caracterizada por alterações genómicas e maior frequência de mutações nocivas. O movimento do garfo de replicação pode parar devido a vários motivos. Por exemplo, o fármaco hidroxiureia esgota o stock de nucleótidos disponíveis para incorporação na cadeia filha, parando o garfo de replicação. Outros problemas que podem impedir a progressão do garfo de replicação incluem lesões no DNA, uma colisão entre um garfo de replicação e um complexo de transcrição, e defeitos nas enzimas envolvidas na replicação d DNA.

A célula tem uma variedade de mecanismos de reparação para reiniciar o garfo de replicação parado.  Os checkpoints da fase S não permitem que as células iniciem a mitose até que a reparação do DNA esteja concluída. Além disso, o repriming do garfo pode reiniciar a síntese de DNA contornando uma lesão DNA ou bloco. Apesar destes mecanismos robustos, por vezes não é possível reiniciar garfos parados, o que leva ao colapso de um garfo, interrompendo a replicação do DNA.

Suggested Reading

  1. Mazouzi, Abdelghani, Georgia Velimezi, and Joanna I. Loizou. "DNA replication stress: causes, resolution and disease." Experimental Cell Research 329, no. 1 (2014): 85-93.
  2. Saada, Anissia Ait, Sarah AE Lambert, and Antony M. Carr. "Preserving replication fork integrity and competence via the homologous recombination pathway." DNA Repair 71 (2018): 135-147.
  3. Waga, Shou, and Bruce Stillman. "The DNA replication fork in eukaryotic cells." Annual Review of Biochemistry (1998): 721-751.
  4. Boddy, Michael N., and Paul Russell. "DNA replication checkpoint." Current Biology 11, no. 23 (2001): R953-R956.