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7.6:

Reparando Quebras de Fita dupla

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Molecular Biology
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Fixing Double-strand Breaks

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Quando ambas as vertentes do DNA são danificadas, não há nenhum modelo intacto deixado para o reparo exato. Mas se não reparado, este cenário pode conduzir à morte da célula. Há dois mecanismos para reparar quebras de fita dupla.O primeiro tipo, união não-homóloga do fim, permite a junção de extremidades mesmo se não houver nenhuma sequência semelhante entre elas e ocorre antes da duplicação de DNA quando o DNA precisa de reparo rápido. Nas células de mamíferos, esta é realizada pela proteína heterodinumérica de ligação do ADN Ku, que forma um complexo com as subunidades catalíticas da quinase proteica dependente do ADN. Este complexo prende as extremidades quebradas do cromossoma no lugar, enquanto uma DNA polimerase insere nucleotídeos quando para colmatar a lacuna entre estas extremidades.Em seguida, DNA ligase IV forma um complexo com o seu cofator, XRCC, e outra proteína chamada XLF e rejunta e sela estes fins. Correções rápidas como estas podem levar a mutações no local de reparo ou rearranjos genómicos incluindo deleções, translocações de material genético. e fusões, que podem resultar em cromossomas 00:01:19.240 00:01:23.920 com dois centrómeros, ou com falta de centrómeros.Mutações são generalizadas, e as células somáticas humanas podem tolerar tantas quanto 2, 000 destas. Rearranjos genómicos, por outro lado, são raros, mas podem ser encontrados em células cancerosas. A maioria das quebras de DNA de cadeia dupla levam a única falha.E o segundo tipo de reparo, recombinação homóloga, corrige essas quebras. Esta forma de recombinação é muito mais precisa do que a união não-homóloga do fim e requer DNA de uma cromatina irmã como um modelo. Assim isso ocorre tipicamente após a duplicação do gene durante a divisão da célula.

7.6:

Reparando Quebras de Fita dupla

A estrutura de DNA de cadeia dupla tem duas grandes vantagens. Primeiro, serve como um repositório seguro de informação genética, onde uma cadeia serve de reserva caso a outra cadeia seja danificada. Em segundo lugar, a estrutura helicoidal dupla pode ser enrolada em torno de proteínas chamadas histonas para formar nucleossomas, que podem então ser firmemente enrolados para formar cromossomas. Assim, cadeias de DNA com até 2 polegadas de comprimento podem ser contidas dentro de estruturas microscópicas em uma célula. Uma ruptura na cadeia dupla não só danifica as duas cópias da informação genética, mas também perturba a continuidade do DNA, tornando o cromossoma frágil.

Em uma célula, estima-se que ocorram dez quebras de cadeia dupla (DSBs) por dia. A principal fonte de danos são subprodutos metabólicos, como espécies reativas de oxigénio e factores ambientais, como radiações ionizantes. Embora menos comum, enzimas nucleares com mau funcionamento também podem causar DSBs. A falha de enzimas como topoisomerases do tipo II, que cortam ambas as cadeias de DNA e juntam-nas enquanto desembaraçam cromossomas, pode inadvertidamente resultar em DSBs. Stress mecânico no duplex de DNA também pode conduzir a DSBs. Em procariotas, a dessecação prolongada deforma o DNA, causando DSBs.

Dos dois mecanismos de reparação do DNA, a recombinação homóloga depende de um cromatídeo irmão estar próximo, o que ocorre nas fases S e G2. Devido a essa restrição, na ausência de um dador homólogo, as células têm de recorrer à junção de extremidades não homólogas (NHEJ), embora seja muito menos precisa. Tem sido hipotetizado que a razão pela qual os eucariotas mais elevados podem ter recursos para utilizar preferencialmente a NHEJ para reparações de DSB é que têm DNA não codificante em abundância, o que permite substituições, deleções, ou adições de nucleótidos sem consequências graves.

Suggested Reading

  1. Featherstone, Carol, and Stephen P. Jackson. "DNA double-strand break repair." Current Biology 9, no. 20 (1999): R759-R761.