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O ácido desoxirribonucléico, ou DNA, contém as informações genéticas transmitidas de uma geração para a seguinte. No seu corpo, cada célula contém pelo menos um conjunto de todo o seu complemento genético, alojado em 23 cromossomos diferentes. De fato, a maioria de suas células possui dois conjuntos, um de cada pai. Antes que uma célula possa se dividir, ela deve replicar com precisão seu DNA para que cada célula filha receba informações genéticas completas e corretas. A replicação do DNA inclui um processo de revisão que ajuda a garantir a precisão.
Estrutura do DNA
O DNA é uma molécula longa com uma espinha dorsal de grupos alternados de açúcar e fosfato. Uma das quatro bases nucleotídicas - adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T) - fica pendurada em cada unidade de açúcar. A sequência das quatro bases cria o código genético para a fabricação de proteínas. Os nucleotídeos de duas cadeias de DNA se ligam para formar a familiar estrutura de dupla hélice. As regras básicas de emparelhamento exigem que A se ligue apenas a T e C somente se vincule a G. A célula deve obedecer a essas regras de emparelhamento durante a replicação para manter a precisão e evitar mutações.
Replicação
A replicação é semi-conservadora: as hélices recém-replicadas contêm um fio original e um novo sintetizado. O fio original serve como modelo para a criação do novo fio. As enzimas helicase descompactam a estrutura de dupla hélice para expor os dois filamentos-modelo. A enzima DNA polimerase é responsável pela leitura de cada nucleotídeo em uma fita modelo e pela adição da base complementar na nova fita alongada. Por exemplo, quando a polimerase encontra uma base G em uma fita modelo, ela adiciona à nova fita uma unidade de açúcar-fosfato contendo uma base C.
Revisão
A polimerase de DNA é uma enzima notável. Ele não apenas monta novas cadeias de DNA uma base por vez, como também revisa a nova cadeia à medida que prossegue. A enzima pode detectar uma base incorreta na nova fita, fazer backup de uma unidade de açúcar, cortar a base defeituosa, substituí-la pela base correta e continuar a replicar a fita modelo. A capacidade de cortar a base incorreta, chamada atividade de exonuclease, é incorporada aos complexos de DNA polimerase. A revisão resulta em uma taxa de precisão de cerca de 99%.
Reparo de incompatibilidade
A replicação precisa é importante o suficiente para que as células tenham desenvolvido um mecanismo secundário de correção de erros chamado reparo de incompatibilidade de DNA para corrigir os erros que a DNA polimerase perde. O maquinário de reparo detecta incompatibilidades, inspecionando a estrutura da hélice de DNA em busca de deformidades. A família de enzimas Mut detecta uma incompatibilidade, identifica a cadeia recém-copiada, encontra um local adequado para separar a cadeia e remove a porção que contém a incompatibilidade. A polimerase de DNA ressintetiza a porção removida. Ao contrário do reparo de base única que a DNA polimerase realiza durante a revisão, o mecanismo de reparo de incompatibilidade pode substituir milhares de bases para fazer um reparo.