As helicases são responsáveis ​​pelo desenrolamento do DNA de fita dupla para produzir DNA de fita simples. Eles são responsáveis ​​pelo desenrolar do DNA durante a replicação, recombinação e reparo do DNA. O desenrolamento do DNA de fita dupla começa na origem da replicação e continua a formar uma estrutura conhecida como forquilha de replicação. A quebra das ligações de hidrogênio entre as duas fitas de DNA requer energia na forma de ATP. As helicases também prendem bases desenroladas para impedir o recobrimento do DNA.

Principais áreas cobertas

1. O que são DNA Helicases - Definição, Características 2. Como o DNA se desenrola e permanece desenrolado - Processo de desenrolamento do DNA

Termos-chave: DNA Helicase, Replicação de DNA, Fusão inicial de DNA, Reconhecimento de origem, Forquilha de replicação

O que são DNA Helicases

As helicases de DNA são os componentes fundamentais da replicação do DNA. A principal função das helicases de DNA é desenrolar o DNA de fita dupla para formar o DNA de fita simples. Além da replicação do DNA, as helicases de DNA também estão envolvidas na transcrição, tradução, recombinação e reparo do DNA. Uma helicase de DNA procariótica é mostrada na figura 1.

Figura 1: DNA helicase procariótica

Como o DNA se desenrola e permanece desenrolado

O DNA é uma molécula de fita dupla que serve como material hereditário na maioria dos organismos. As duas fitas de DNA são mantidas juntas por ligações de hidrogênio. O novo DNA é sintetizado por um processo conhecido como replicação do DNA. A replicação do DNA é um processo semiconservador em que ambas as fitas servem como modelos. Portanto, as duas fitas devem ser desenroladas para iniciar a replicação do DNA.

As helicases de DNA são as enzimas que catalisam o desenrolar do DNA. O desenrolar do DNA inicia a replicação do DNA. O reconhecimento da origem, fusão inicial do DNA e eventual formação da forquilha de replicação são as três etapas envolvidas na iniciação da replicação do DNA.

1. Reconhecimento de origem - A replicação do DNA é iniciada na origem da replicação. Várias origens de replicação podem ser encontradas nos cromossomos. O DNA circular de fita dupla consiste em uma única origem de replicação. Um complexo de ligação de várias subunidades ao DNA conhecido como complexo de reconhecimento de origem (ORC) é responsável pelo reconhecimento da origem de replicação.
2. Derretimento inicial do DNA - A helicase MCM (minicromossomo manutenção) é responsável pela fusão inicial da origem de replicação em eucariotos. Em procariotos, isso é feito pela proteína de reconhecimento de origem, DnaA, e uma helicase hexamérica conhecida como DnaB é então carregada no DNA derretido.
3. Formação da bifurcação de replicação - As helicases continuam o processo de desenrolamento, formando uma estrutura chamada garfo de replicação. Eles quebram as ligações de hidrogênio que mantêm as duas fitas complementares juntas. Eles usam energia celular na forma de ATP para esse processo.

A iniciação da replicação do DNA em eucariotos é mostrada na figura 2.

Figura 2: Iniciação da Replicação de DNA em Eucariotos

Após a fusão inicial do DNA de fita dupla, a DNA polimerase se liga à origem de replicação e inicia o processo de replicação. À medida que a replicação progride, a bifurcação da replicação avança através da fita de DNA desenrolada. Como essas helicases de DNA ficam presas entre as duas fitas, evita-se o recozimento das bases complementares.

Conclusão

As helicases de DNA são as enzimas responsáveis ​​pelo desenrolamento do DNA para formar o DNA de fita simples necessária para a replicação, recombinação e reparo do DNA. Eles quebram as ligações de hidrogênio entre as bases complementares das duas fitas que as mantêm juntas. As helicases de DNA aprisionadas entre o DNA desenrolado evitam o reanexamento.

Referência:

1. Gai, Dahai, et al. “Origin DNA Melting and Unwinding in DNA Replication.” Opinião atual em Biologia Estrutural, Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, dezembro de 2010, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Helicase” por Phoebus87 na Wikipedia em inglês (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia2. “EukPreRC” de Lsanman - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia