Tipos e Estrutura de DNA

Estrutura do DNA

O DNA material hereditário é um polímero de nucleotídeo de fita dupla:

• Organização do DNA:
  • Nas células eucarióticas, o DNA pode ser encontrado no núcleo da célula e nas mitocôndrias :
    • O cromossomo é a unidade organizadora do DNA.
    • Em humanos: 46 cromossomos homólogos (23 pares)
    • Informações de codificação contidas em segmentos de cromossomos chamados genes
  • Nos procariontes, o DNA está no citoplasma como um plasmídeo ou cromossomo.
• Estrutura do DNA:
  • 2 fitas antiparalelas (polaridade oposta) formando uma dupla hélice: 10,5 pares de bases por volta da hélice
  • Esqueleto de aç
  • ucar-osfato carregado negativamente
  • As cadeias complementares mantêm-se unidas por:
    • Pontes de hidrogénio
    • Forças de van der Waals
    • Interações hidrofóbicas entre os pares de bases
  • Extremidade livre de carbono 5’–3’em cada cadeia
  • Descrito por James Watson e Francis Crick (vencedores do Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina em 1962)
  • O trabalho de Rosalind Franklin com cristalografia de raio-X foi essencial para a descoberta da estrutura do DNA.
• Os nucleotídeos são os monômeros que compõem o DNA:
  • Nucleotídeos no DNA (desoxirribonucleotídeos):
    • Trifosfato de desoxiadenosina (dATP)
    • Trifosfato de desoxiguanosina (dGTP)
    • Trifosfato de desoxicitidina (dCTP)
    • Trifosfato de desoxitimidina (dTTP)
  • Os nucleotídeos estão ligados através de ligações fosfodiéster 3′-5′:
    • A energia para a síntese vem da liberação de 2 fosfatos (dATP → desoxiadenosina monofosfato (dAMP)).
    • A síntese ocorre na direção 5’–3”.
    • Purinas emparelham com pirimidinas:
      • Adenina (purina) ↔ timina (pirimidina)
      • Guanina (purina) ↔ citosina (pirimidina)

Organização e Embalagem de DNA no Núcleo Celular

• No núcleo, o DNA é condensado em cromossomos por proteínas nucléicas.
• Ordem de condensação do DNA: DNA de fita dupla (dsDNA) → nucleossomos → fita solenóide → alças de cromatina → cromossomos
  • O dsDNA carregado negativamente é enrolado em octâmeros de histonas carregados positivamente para formar nucleossomos.
  • As histonas sofrem modificações, que afetam o acesso ao DNA e, portanto, a transcrição (TX):
    • Acetilação (aumenta TX)
    • Metilação (aumenta ou diminui TX, epigenética → hereditária)
    • Fosforilação (aumenta ou diminui TX)
    • Ubiquitilação
    • ADP-ribosilação
• Formas de cromatina:
  • Eucromatina (forma descondensada): transcricionalmente ativa
  • Heterocromatina (forma condensada): transcricionalmente inativa

DNA Mitocondrial

• O DNA mitocondrial (mtDNA) representa 1% do DNA celular.
• Apenas herdado da mãe (herança não mendeliana)
• Características do mtDNA humano:
  • Circular, de fita dupla, composta por fitas pesadas (H) e leves (L)
  • Contém 16.569 pares de bases
  • Codifica RNAs ribossômicos, tRNAs e subunidades de proteínas necessárias para a fosforilação oxidativa (produção de ATP)
  • Alta taxa de mutação (5 a 10 vezes maior que a do DNA nuclear)
• A presença de mtDNA levou à teoria da endossimbiose:
  • Mitocôndria
  • Outrora microorganismos procariotas livres
  • Endocitados por células hospedeiras, tornando-se organelos
  • DNA circular
  • Replicação por fissão binária

Relevância Clínica

• Miopatias mitocondriais: causadas por doenças mitocondriais onde as fibras musculares “vermelhos irregulares” são observadas por biópsia. A miopatia assemelha-se ao acúmulo de glicogênio e lipídios neutros, que podem estar correlacionados com uma reatividade aumentada para succinato desidrogenase e uma reatividade diminuída para citocromo c oxidase. Ambas as mutações do DNA mitocondrial e nuclear estão subjacentes à miopatia mitocondrial.
• Mutações genéticas: erros no DNA que às vezes causam função anormal da proteína. Existem vários tipos de categorias e subcategorias de mutações, incluindo mutações cromossômicas, pontuais, de deslocamento de quadro e de expansão. As mutações pontuais incluem mutações missense, nonsense, simples e silenciosas.