Processo de replicação do DNA

Uma característica essencial à continuidade da vida em nosso planeta é a capacidade que os organismos tem de fazerem cópias de si mesmos. Essa capacidade de copiar está associada ao material hereditário, o DNA. Agora, de que maneira os organismos fazem as cópias?

Essas cópias são feitas através da duplicação do material hereditário, ou seja, do DNA. Esse processo de duplicação do DNA, chamamos de replicação.

Em 1953, Watson e Crick propuseram um modelo para o DNA, e também sugeriram um mecanismo para sua replicação. No item História, em Identificação do DNA como material hereditário, podemos ver os experimentos que evidenciaram o processo da replicação semiconservativa do DNA.

A compreensão desse processo vem aumentando e hoje em dia a ciência tem uma boa idéia de como se dá o processo de replicação do DNA.

Descobriu-se que ocorrem erros no processo de replicação e que, se esses erros não forem corrigidos pelas polimerases, eles se perpetuam na forma de mutações. Além disso, o DNA sofre continuamente danos causados por agentes externos físicos e químicos. As células tem um mecanismo sofisticado para reparar esses danos, mas, entretanto, alguns permanecem e se perpetuam também na forma de mutação.

Essa baixa taxa de mutação, é, no entanto, fundamental para a evolução, pois é através dessas falhas que novos alelos se formam.

O processo de replicação do DNA envolve a participação de diversas enzimas, entre elas, as polimerases. Elas atuam no processo da síntese da nova molécula de DNA. Mas, como a síntese ocorre?

A síntese semi-conservativa do DNA precisa que desoxirribonucleotídeos livres, sejam posicionados sobre uma cadeia polinucleotídica molde, e estejam unidos entre si, formando uma nova cadeia complementar à cadeia mãe que serve como molde. A enzima que atua nesse processo é a polimerase.

Como as polimerases foram identificadas e classificadas?

Em 1957, a primeira enzima capaz de polimerizar desoxirribonucleotídeos trifosfatados (dNTPs) à medida em que eles se ordenam sobre a cadeia polinucleotídica (molécula molde), foi extraída da bactéria Escherichia coli.

Mais tarde descobriu-se mais duas enzimas também capazes de catalisar a síntese do DNA. Elas foram denominadas polimerases do DNA e identificadas por números romanos de acordo com a ordem de sua descoberta.

As polimerases e outras enzimas foram identificadas e caracterizadas em mutantes bacterianos deficientes em replicação.

Sabemos o que as polimerases fazem e como elas foram identicadas, mas de que maneira elas trabalham? De que modo elas catalisam a síntese do DNA?