Replicação

Em 1953, o biólogo norte-americano James D. Watson e o físico inglês Francis H. C. Crick propuseram o modelo para explicar a estrutura da molécula de DNA. Além de explicar as propriedades químicas e físicas da molécula, explicava também sua duplicação, ou replicação.

A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. A fidelidade da replicação é muito grande, com uma média de apenas um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção de erros durante e imediatamente após a replicação.

A replicação do DNA é um processo semiconservativo, pois cada uma das suas moléculas recém formadas conserva uma das cadeias da molécula que a originou e forma uma cadeia nova, complementar ao seu molde.

A replicação do DNA envolve três etapas:

• Iniciação
• Ampliação ou alongamento
• Término

Para que a síntese de DNA ocorra, são necessários dois substratos fundamentais: desoxinucleosídeos trifosfatados e uma junção iniciador: molde.

O DNA começa a ser sintetizado pela extensão de extremidade 3’ do iniciador. Essa é uma característica universal do DNA e do RNA. A fita molde irá orientar qual dos quatro nucleosídeos trifosfatados será adicionado. As duas fitas possuem uma orientação antiparalela, o que significa que a fita molde para a síntese de DNA tem orientação oposta à fita de DNA que está sendo sintetizada.

A síntese do DNA é catalisada pela enzima DNA-polimerase. Ela utiliza um único sítio ativo para catalisar a síntese do DNA. O pareamento correto das bases é necessário para que a DNA-polimerase catalise a adição do nucleotídeo. Ambas as fitas do DNA são sintetizadas juntas na forquilha de replicação, com orientação antiparalela.

Durante o processo de replicação, as pontes de hidrogênio são catalizadas e os nucleosídeos livres unem-se a elas, respeitando sempre a regra do emparelhamento: Adenina-Timina, Citosina-Guanina. À medida que se encaixam nas cadeias do DNA, vão formando duas novas cadeias, obedecendo a regra da replicação semi-conservativa.

Processo de replicação de DNA. Ilustração: Designua / Shutterstock.com [adaptado]

Erros de replicação

Em sua maioria, os erros são rapidamente removidos e corrigidos por uma série de enzimas do sistema de reparo do DNA que primeiro reconhecem que filamento na dupla hélice recém-sintetizada contém a base incorreta e então a substitui pela base complementar correta. A replicação do DNA precisa ser um processo extremamente preciso, pois a carga de mutação sobre um organismo é intolerável, embora ocorra a uma taxa de menos de uma mutação de par de bases por divisão celular.

Bibliografia:
Fundamentos da Genética / D. Peter Snustad, Michael J. Simmons. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008.
Biologia Molecular do Gene / James D. Watson … [et al.]. Porto Alegre: Artmed, 2006
Biologia / José Mariano Amabis, Gilberto Rodrigues Martho. São Paulo: Moderna, 2004