Forquilha de Replicação: Entenda aqui

A replicação do DNA começa em uma das extremidades da dupla fita de DNA. A forquilha de replicação vai se abrindo à medida que, na frente, as duas fitas antigas (molécula inicial) se desenvolvem, enquanto que, mais embaixo, duas novas fitas vão sendo sintetizadas e, por sua vez, se enovelam nas fitas antigas; formando duas novas cadeias duplas de DNA, cada uma contendo uma fita nova e uma fita velha.

A DNA polimerase só sintetiza uma nova fita de DNA no sentido 5’→3’. De um lado, a fita nova pode ser feita de forma contínua, de fora para dentro (da extremidade aberta para o fundo da forquilha), do outro lado a síntese tem que ser feita de dentro para fora. Por isso a fita feita desta forma é chamada fita descontínua.

Ela é formada inicialmente por fragmentos de DNA, conhecidos como fragmentos de Okazaki. Cada vez que um trecho suficientemente longo de DNA fita simples está disponível, inicia-se a síntese de um novo fragmento de Okazaki, de dentro para fora da forquilha.

A enzima ligase é responsável por unir esses fragmentos de Okazaki, ligando o fragmento recém-sintetizado ao fragmento sintetizado anteriormente. Desta forma engenhosa a síntese das novas fitas de DNA é sempre feita no sentido 5’→3’.

Para que a síntese das fitas novas progrida é necessária a adição de dois primers: um na extremidade da fita molde que servirá para dirigir a síntese da fita contínua, e outro mais para o interior da forquilha de replicação, pareado com a fita que servirá de molde para a síntese da fita descontínua. Na verdade, para cada fragmento de Okazaki a ser gerado será necessária a adição de um primer, no sentido 5’→3’.

A DNA polimerase não consegue estender uma nova fita de DNA se não houver um pequeno trecho de DNA ou RNA pareado na fita molde acima (ou 5’) do segmento que será sintetizado. A consequência final deste mecanismo de adição de primers antes da extensão das fitas novas é que haverá trechos de RNA entre longos segmentos de DNA na fita descontínua.
E mesmo na fita contínua haverá pelo menos um primer de RNA seguido de toda a fita feita com DNA. Entretanto, os primers precisam ser retirados da nova fita de DNA, e isso ocorre através da ação corretora da enzima DNA polimerase I. A DNA polimerase I reconhece diversos defeitos no DNA, inclusive a presença de RNA, mesmo que pareado ao DNA.

Através de uma atividade exonucleotídica 5’→3’, ela retira o primer, ao mesmo tempo em que, empregando a hidroxila livre da extremidade 3’ do fragmento de Okazaki já sintetizado e situado 5’ do sítio reparado, ressintetiza o espaço deixado, desta vez com DNA. Então, a enzima ligase realiza a ligação entre os fragmentos de Okazaki.

A primase não adiciona primers no início dos cromossomos lineares, então as pontas dos cromossomos vão sendo encurtadas, porque não seria possível replicá-las. Na verdade, isso ocorre na fita descontínua, sintetizada a partir do molde de DNA fita simples parental.

Um primer é adicionado um pouco antes do final do molde (pela DNA primase), e após a síntese do fragmento de Okazaki correspondente, o primer é retirado, sobrando um pequeno trecho a ser recomposto. A enzima telomerase é responsável pela adição de uma sequência de bases definida, repetindo muitas vezes esta operação, cada vez que detecta um encurtamento significativo da extremidade de um cromossomo, garantindo desta maneira a integridade do cromossomo.

Na natureza existem formas alternativas das quatro bases nitrogenadas que formam o DNA, chamadas formas tautoméricas, de baixa ocorrência. Porém, cada vez que uma dessas bases tautoméricas é empregada, provoca um erro de pareamento, e precisa ser retirada antes da próxima replicação, caso contrário, uma mutação será introduzida no DNA.

As DNA polimerases têm a capacidade de rever, imediatamente após a adição, se o pareamento da base adicionada com a base da fita molde foi correto. Qualquer erro de pareamento altera a estrutura da dupla hélice. Essa alteração faz com que a DNA polimerase pare, volte na direção 3’→5’ despolimerizando a cadeia recém-sintetizada e, após algumas dezenas ou até centenas de bases, recomece o trabalho. O processo é pouco econômico, mas a integridade da informação genética garante a conservação da espécie.

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