Topoisomerase tipo I

Grupo 1:
Cássia Gomes
Rubiane Borba
SQM0416 – BIOQUÍMICA II
Prof. Dr. Júlio César
Borges
2
Sumário




Níveis estruturais do DNA
- estrutura primária
- estrutura secundária
Conformações A, B e Z da dupla hélice
- estrutura terciária
superenrolamento em procariotos
superenrolamento em eucariotos
Ação das topoisomerases
- topoisomerase tipo I
- topoisomerase tipo II
Compactação do DNA
- superespiralamento
Estrutura dos cromossomos
3
Estrutura primária e secundária do DNA
Estrutura primária – ordem das bases na sequência
de polinucleotídeos.
Bases nitrogenadas:
Adenina
Guanina
Citosina
Timina***
Figura 1 : Nucleotídeo de DNA
4
Estrutura primária – ordem das bases na sequência
de polinucleotídeos.
Polimerização
de nucleotídeos
Ácidos
Nucleicos
Figura 2: ligação de 2 nucleotídeos por ligação fosfodiéster
5
Estrutura secundária do DNA – dupla hélice
Figura 3: Dupla hélice de DNA
Figura 4: Ligações entre os pares de
bases do DNA
6
Estrutura secundária do DNA – dupla hélice
Formas A , B e Z
O DNA é uma molécula extremamente flexível e pode
assumir mais de uma conformação. Essas conformações
giram em torno das diferentes conformações que a
desoxirribose pode assumir, em torno das ligações que
constituem o esqueleto de fosfodesoxirribose e ainda a
rotação em torno da ligação entre o açúcar e a base
nitrogenada.
7
Forma A
Forma B
Forma Z
Figura 5: Estruturas das formas A, B e Z do DNA, com 36 pares de bases cada.
8
Fatores ambientais e estruturais induzem e/ou estabilizam as
diferentes conformações – condições do meio de cristalização
Tabela 1: fatores que influenciam a conformação da dupla hélice
Exemplos de fatores ambientais e estruturais que induzem e/ou
estabilizam determinada forma
Fatores
estruturais
Fatores
ambientais
Forma A-DNA
Umidade relativa baixa
Umidade relativa alta
Forma B-DNA
Forma Z-DNA
x
x
Alta concentração de
cátions
X
Sequência alternada de
purinas e pirimidinas
X
Presença de Citosina
metilada no C5
X
9
Estrutura terciária do DNA – Superenrolamento
Comprimento » diâmetro
A dupla hélice discutida até o momento encontrava-se na forma
relaxada, ou seja, sem torções adicionais além da helicoidal.
O enovelamento
do DNA deve
permitir não só a
compactação, mas
também o acesso a
informação
genética
Figura 6: Supertorção – analogia
ao fio de um telefone.
10
Estrutura terciária do DNA – Superenrolamento
Sentido da mão esquerda
Sentido da mão direita
Considerando o superenrolamento do DNA de procariotos (plasmídeos)
Figura 7: Esquema representando o superenrolamento em procariotos.
11
Considerando o superenrolamento do DNA de eucariotos
DNA eucariótico  complexo com várias proteínas
Interação eletrostática entre os grupos fosfato (-) e as proteínas (+)
Figura 8: micrografia eletrônica da dupla hélice associada a histonas
12
Figura 9: Esquema representando a dupla hélice associada a histonas e o
superenrolamento
13
As topoisomerases

Topoisômeros: formas de um DNA
circular que diferem em uma
propriedade topológica  número
de ligação;

Topoisomerases:
 Catalisam
alterações
no
número de ligação do DNA;
 Aumentam ou diminuem o
grau de subenovelamento do
DNA;
 Importantes nos processos de
replicação
e
no
empacotamento do DNA;
Figura 10: Eletroforese em gel
de agarose
14
As topoisomerases
Topoisomerase tipo I
 Quebras em uma única fita do DNA -permite o giro da fita
quebrada sobre a fita intacta – ligação das fitas
quebradas altera o Lk em incrementos de 1;
Figura 11: Ação da topoisomerase tipo I
15
As topoisomerases
Topoisomerase tipo II
 Quebras nas duas fitas do DNA - alteram o Lk em
incrementos de 2;
Figura 12: Ação da topoisomerase tipo II
16
As topoisomerases
Inibidores de topoisomerase tipo II
Doxorrubicina
Etoposídeo
Elipticina
Figura 13: Medicamentos antitumorais
17
Compactação do DNA - Superespiralamento
Superespiralamento plectonêmico (do grego fio distorcido):
 Forma observada em DNAs isolados em laboratórios;
 Estruturas com fitas entrelaçadas;
 Não produz compactação suficiente para empacotar o
DNA em uma célula;
Superespiralamento solenoidal:
 Pode ser adota por um DNA subenovelado;
 Voltas apertadas;
 Estabilizada por ligações de proteínas (cromatina);
 Fornece maior grau de Compactação;
18
Figura 14: Superespiralamentos plectonêmico e selenoidal
19
ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS
CROMOSSOMO
Molécula de ácido
nucléico repositória da
informação genética
Em eucariotos, o
material cromossômico
é chamado de
CROMATINA



No núcleo das células eucarióticas em interfase,
isto é, em fase de não divisão celular, existe a
estrutura fibrosa CROMATINA.
Constituída pelo DNA associada à proteínas
básicas, histonas (nucleossomos) e não- histonas.
O DNA apresenta-se na forma habitual de duplahélice.
20
HISTONAS
Proteínas pequenas, ricas em Arginina e Lisina. Podem ser de 5 tipos.
Figura 15: variedades de histonas
21
NUCLEOSSOMOS – Nível 1 de compactação
Complexo de histonas com o DNA dupla hélice. São a
unidade fundamental da organização da cromatina
Figura 16: representação de um núcleo de 8 histonas associadas a dupla hélice,
formando um nucleossomo.
22
NUCLEOSSOMOS
Cada nucleossomo contém 8 moléculas de histonas, duas cópias de
cada: H2A, H2B, H3 e H4
Figura 17: Octâmero de histonas ligado a dupla hélice de DNA
23
NUCLEOSSOMOS
O enovelamento do DNA em volta do nucleossomo compacta
em 7x (fibras de 30nm) – Nível 2 de compactação

Requer ainda outros níveis de organização: empacotamento dos
nucleossomos
Figura 18: fibra de cromatina
24
NÍVEIS ADICIONAIS DE ORGANIZAÇÃO
Princípio: “a
compactação
do DNA nos
cromossomos
eucarióticos
parece envolver
espiras sobre
espiras sobre
espiras...
As fibras são
enoveladas para
fornecer uma
compactação de
10.000 x

Figura 19: Níveis de compactação do DNA
25
Vídeo
26
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS




VOET, D.; VOET, J. G. Bioquímica. Tradução de Ana
Beatriz Gorino da Veiga [et al]. 3. ed. Porto Alegre:
Artmed, 2006. 1596 p.
NELSON, D.L.; COX, M.M. Lehninger Princípios de
Bioquímica. Tradução de Arnaldo Simões e Wilson Lodi.
4. ed. São Paulo: SARVIER, 2006. 1202 p.
RICCI, G.C ; A, B e Z-DNA: Caracterização
conformacional e importância biológica.
Campbell, Mary K. Bioquímica: combo/Mary K.
Campbell, Shaw O. Farrell; tradução All Tasks; revisão
técnica Maria Martha Guedes Chaves. – São Paulo:
Cengage Learning – 2011.
27
OBRIGADA!