Origem de replicação

Conceito de Origem de replicação

O termo “origem de replicação” diz respeito a um segmento de DNA específico do genoma de um organismo onde a replicação/transcrição tem início.

Ciclo Celular e Replicação

Todas as células necessitam de replicar, transcrever e traduzir o seu material genético a cada ciclo celular. Estes processos ocorrem com o intuito de fornecer meios para a célula crescer ou de formar descendência exatamente igual aos seus progenitores. Tendo isto em consideração, podemos desde já concluir que todos estes processos são controlados ao pormenor pela própria célula e pelo ambiente que a envolve.

A replicação, sendo um dos processos mais importantes que ocorre durante o ciclo celular, não é exceção. Existem locais específicos da sequência de DNA onde a maquinaria necessária à replicação se liga e assim é iniciada a replicação. Este locais são chamados de origem de replicação e as suas características diferem muito entre procariotas e eucariotas.

Origem de replicação das bactérias

Um dos procariotas mais estudados no que diz respeito à replicação é a bactéria Escherichia coli, e foi nesta mesma bactéria onde foi caracterizada a primeira origem de replicação. O genoma da E. coli distingue-se por ser uma molécula de DNA circular única com cerca de 4600kb. A sua origem de replicação é denominada oriC, compreende cerca de 245bp de DNA e determina o local de inicio de replicação do único cromossoma.

A proteína DnaA (proteína responsável pelo inicio da replicação do DNA na E. coli) e toda a maquinaria de replicação ligam-se à oriC e iniciam, nesse mesmo ponto, a replicação. Na E. coli, duas forquilhas de replicação são montadas na origem de replicação e a replicação dá-se nos dois sentidos ao longo do cromossoma, parando quando as forquilhas de replicação se encontram (normalmente esse encontro dá-se a meio comprimento do cromossoma). No caso da bactéria estar a replicar o seu DNA a grande velocidade, a replicação na oriC pode começar ainda antes da replicação anterior ter terminado de duplicar todo o cromossoma.

O início da replicação é o único momento no qual a bactéria é capaz de controlar a replicação. Este processo não avança se não existirem nutrientes suficientes para toda a replicação ser realizada até ao fim. A própria oriC detém um período refratário, no qual se observa metilação dos novos pares de bases acabados de sintetizar, retardando o início de novo ciclo de replicação.

Origem de replicação das leveduras

Ao contrário das bactérias, mas de forma semelhante aos eucariotas, o genoma das leveduras tem múltiplas origens de replicação.

Nestes eucariotas, a levedura mais estudada é a Saccharomyces cerevisiae. Esta levedura possui 17 cromossomas e cerca de 400 origens de replicação conhecidas. Na S. cerevisiae, as origens de replicação são denominadas ARS (autonomously replicating sequence – sequência autonomamente replicativa), sendo sequências com cerca de 150 pb. O complexo que reconhece e se liga à ARS para dar início à replicação é denominado ORC (origin recognition complex – complexo de reconhecimento da origem). Este complexo é constituído por 6 proteínas diferentes (perfazendo um peso molecular de cerca de 400 kDa) e, ao contrário da DnaA da E. coli, mantem-se ligado à origem de replicação durante todo o ciclo celular e pensa-se que a sua principal função é regular o início da replicação de acordo com os sinais recebidos a partir do ambiente envolvente, como podemos observar na figura 1.

Figura 1 - ORC (não é possível observar as 6 proteínas constituintes do complexo) ligado à ARS da levedura, com o conseguinte recrutamento e ligação da maquinaria de replicação.

Figura 1 – ORC (não é possível observar as 6 proteínas constituintes do complexo) ligado à ARS da levedura, com o conseguinte recrutamento e ligação da maquinaria de replicação.

Origem de replicação dos vírus

O vírus utilizado para o estudo das origens de replicação foi o SV40 (vírus Simian Vacuolating 40), um vírus da família Polyomaviridae e do género Polyomavirus, que afeta tanto os humanos como os macacos. A origem de replicação identificada neste vírus é única e tem cerca de 65 pb e é suficiente para promover a replicação do DNA tanto em células animais infetadas como em células in vitro. O antigénio T (uma proteína codificada no genoma do próprio vírus) liga-se à origem de replicação e é responsável por dar início à replicação.

Origem de replicação dos eucariotas

Ao contrário das bactérias, para a replicação do DNA dos eucariotas são necessárias várias origens de replicação. Outra característica, também marcadamente distinta, é o facto de que nos eucariotas a replicação do DNA ocorrer apenas durante a fase S. Esta é a fase onde todos os constituintes da célula, inclusive o DNA, são duplicados e tem uma duração de, tipicamente, cerca de 8h em eucariotas superiores.

As origens de replicação estão espaçadas umas das outros por 50-300 pb, sendo que o genoma humano contem cerca de 30000 origens de replicação.

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References:

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