## DNA: Estrutura e Replicação
``` ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA!): ESTRUTURA (= WATSON & CRICK 1953 = PRÊMIO NOBEL 1962!): DUPLA HÉLICE ANTIPARALELA (= B-DNA = Fisiológico! ~ Direita Sentido Horário!) FITA 5'→3': Uma Fita 5'→3' E Complementar 3'→5' (= ANTIPARALELAS!) BASES NITROGENADAS (= PARES WATSON-CRICK!): PURINAS: ADENINA (A) + GUANINA (G) (= 2 Anéis!) PIRIMIDINAS: TIMINA (T) + CITOSINA (C) (= 1 Anel!) PARES: A=T (= 2 PONTES H!) ; G≡C (= 3 PONTES H! = MAIS ESTÁVEL!) GC-RICH REGIÕES = MAIS RESISTENTES DESNATURAÇÃO! COMPONENTE NUCLEOTÍDEO: Fosfato + Desoxirribose (5C = Posições 1'-5'!) + BASE! Ligação Fosfodiester: 3'OH → Fosfato → 5'C Próximo Nucleotídeo = "ESPINHA DORSAL" CROMOSSOMA: DNA Enrolado Proteínas HISTONAS! NUCLEOSSOMO = 146 PB DNA + OCTÂMERO HISTONA (2×H2A+2×H2B+2×H3+2×H4!) + H1 (Linker!) CROMATINA DESCONDENSADA (= Eucromatina = ATIVA = Acetilaçao H3/H4 = ATIVADA!) CROMATINA CONDENSADA (= Heterocromatina = INATIVA = Metilação H3K9 = SILENCIADA!)
REPLICAÇÃO DNA (= SEMI-CONSERVATIVA = MESSELSON-STAHL 1958!): SEMI-CONSERVATIVA: Cada Fita Parental = Molde → 2 Moléculas Filhas (1 Parental + 1 Nova!) PROCARIOTO vs EUCARIOTO: PROCARIOTO: 1 Origem (oriC!) → Replicação Bidirecional EUCARIOTO: MÚLTIPLAS ORIGENS (= 1000s!) → Replicação Paralela → ↓Tempo! ENZIMAS PRINCIPAIS: HELICASE (= Desenrola Dupla Hélice = Quebra Pontes H!): DnaB Bactéria / MCM Eucarioto! TOPOISOMERASE (= Alivia TENSÃO TORSIONAL Frente Forquilha!): TIPO I (= Corta 1 Fita → Gira → Relígaa): Sem ATP! TIPO II (= Corta 2 Fitas = Passo Através!): ATP! = ALVO QUINOLONAS + ETOPOSIDO! PRIMASE (= Faz PRIMER RNA 5-10 NTs! = Necessário Para DNA-Pol!): DNA-Pol NÃO INICIA NOVA FITA! DNA POLIMERASE: PROCARIOTO: DNA-POL III (= PRINCIPAL = 5'→3' POLIMERASE + 3'→5' EXONUCLEASE = Proofreading!) EUCARIOTO: Pol α (= Primase! + Inicia!); Pol δ (= Fita Retardatária = LAGGING!); Pol ε (= Fita Líder = LEADING!) PODE APENAS ADICIONAR NUCLEOTÍDEO À 3'OH = PRECISA DE PRIMER! FITA LÍDER (LEADING STRAND!): Síntese Contínua 5'→3' Na Direção Da Forquilha! FITA RETARDATÁRIA (LAGGING STRAND!): Síntese Descontínua = FRAGMENTOS DE OKAZAKI (100-200 NTs!) RNA Primer → DNA-Pol δ → Fragmento Okazaki → RNAse H Remove Primer → Pol I (Bact)/Pol δ (Euc) Preenche → DNA Ligase! TELÔMEROS (= EXTREMIDADES CROMOSSOMO!): SEQUÊNCIA: (TTAGGG)n Humanos! PROBLEMA REPLICAÇÃO: Após Remoção Primer 5' = ENCURTAMENTO TELOMERO! TELOMERASE (= RIBONUCLEOPROTEÍNA = Template RNA + Transcriptase Reversa!): Adiciona TTAGGG! CÉLULAS SOMÁTICAS: ↓Telomerase = ↓TELOMERO → SENESCÊNCIA (= Hayflick = 50 Divisões Max!) CÂNCER: ↑Telomerase = Imortalidade!
ERROS REPLICAÇÃO + REPARO: TAXA ERRO: 1/10⁷ (DNA-Pol) → ↓Para 1/10¹⁰ Com Proofreading + MMR! MMR (= MISMATCH REPAIR = MLH1/MSH2/MSH6/PMS2!): Corrije MISMATCH Após Replicação! DEFICIÊNCIA MMR (dMMR) = MICROSATELLITE INSTABILITY (MSI-H)! = ↑Mutação = ↑Neoantigênios = RESPONDE PEMBROLIZUMABE! NER (= NUCLEOTIDE EXCISION REPAIR!): Corrije BULKY LESIONS (UV = Ciclobutano Pirimidina Dímero!)! XPC Reconhece → XPB/XPD Helicases → Exon Removido → Polimerase → Ligase! BER (= BASE EXCISION REPAIR!): Corrije Bases OXIDADAS (8-OHdG!) OU Deaminadas (Citosina → Uracila!) Glicosilase → APE1 → Pol β → Ligase! HR (= HOMOLOGOUS RECOMBINATION = G2-S = Usa Fita Irmã!): Corrije DSB (= Quebra Fita Dupla!) BRCA1/BRCA2 = FUNDAMENTAL HR! = Deficiência BRCA = Sensível Inibidores PARP! NHEJ (= NON-HOMOLOGOUS END JOINING = G1 = Mais Propício Erros!): DSB Ligados Diretamente ```
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## Transcrição, Tradução e Regulação
``` TRANSCRIÇÃO (= DNA → RNA!): RNA-POLIMERASE II (= PRINCIPAL EUCARIOTO = mRNA!): Liga PROMOTOR (= TATA BOX = -30; CAAT BOX = -80; GC BOX!) FATORES GERAL TRANSCRIÇÃO (GTF = TFIID/TFIIB/TFIIH!) = Formam Complexo Pré-Iniciação! FATORES ATIVAÇÃO: ENHANCERS (= Podem Estar LONGE = 10-50 KB!) → Loop DNA → Promotor! SÍNTESE 5'→3' COM COMPLEMENTARIDADE (= U No RNA = T No DNA!) PROCESSAMENTO PRE-mRNA: 5' CAPPING (= 7-Metilguanosina!): LOGO Após Início! = Proteção + Tradução! SPLICING (= SPLICEOSOME = snRNPs!): Remove ÍNTRONS! Mantém ÉXONS! = Splicing Alternativo! SPLICING ALTERNATIVO = 95% Genes Humanos! = 1 Gene → MÚLTIPLAS PROTEÍNAS! 3' POLIADENILAÇÃO (= Adiciona AAAA = Poly-A Tail!): Estabilidade + Exportação Nuclear! RNA POLIMERASE I: rRNA! (= Componente Ribossomo!) RNA POLIMERASE III: tRNA + 5S rRNA! + snRNA! CÓDIGO GENÉTICO: CÓDIGO TRIPLETE (= CÓDON = 3 NUCLEOTÍDEOS!): 64 Códons → 20 AAs + 3 Stop! DEGENERADO (= 1 AA = VÁRIOS CÓDONS! = "WOBBLE" 3ª Posição!) UNIVERSAL (= Quase Todos Organismos!) Exceções: Mitocôndria! AUG (= METIONINA! = CODÃO INICIAÇÃO ÚNICO!) STOP: UAA + UAG + UGA (= SEM tRNA! = Release Factor!)
TRADUÇÃO (= mRNA → PROTEÍNA!): RIBOSSOMO EUCARIOTO 80S = 40S (= Subunidade Pequena = mRNA+tRNA!) + 60S (= Subunidade Grande = Peptidiltransferase!) PROCARIOTO: 70S = 30S + 50S! (= ALVO ANTIBIÓTICOS!) PROCESSO: INICIAÇÃO: 5'Cap + eIF4E → eIF (Eukaryotic Initiation Factors) → 40S Scans → AUG! → 80S Montado! ELONGAÇÃO: SÍTIOS (A-P-E): A (= AMINOACIL = NOVO tRNA ENTRA!); P (= PEPTIDIL = CORRENTE CRESCENDO!); E (= SAÍDA = tRNA VAZIO!) Aminoacil-tRNA-SINTETASE (= CARREGA AA CORRETO EM tRNA! = "2ND GENETIC CODE"!) PEPTIDILTRANSFERASE (= No 60S = Faz LIGAÇÃO PEPTÍDICA = 28S RNA = RIBOZIMA!) Translocação Via EF2 + GTP! TERMINAÇÃO: Stop Codão (UAA/UAG/UGA!) = Sem tRNA! = Release Factor (eRF1!) = Libera Polipeptídio! MODIFICAÇÕES PÓS-TRADUCIONAIS (PTMs!): FOSFORILAÇÃO: Quinases ativam/inativam! UBIQUITINAÇÃO (= K48-Linked = PROTEASOMA 26S = Degradação!) OU K63-Linked (= Sinalização!) GLICOSILAÇÃO (N/O-Linked! = ER + Golgi!) → Sorting! ACETILAÇÃO (= Lisina → Neutral = ↓Interação DNA!) METILAÇÃO (= Lisina/Arginina = ↑ OU ↓ Expressão Dep. Sítio!)
EPIGENÉTICA (= HERANÇA SEM MUDAR SEQUÊNCIA DNA!): METILAÇÃO DNA: CpG ISLANDS (= Regiões Ricas CG = Promotores!): Normal = HIPOMETILADAS = ATIVAS! METILAÇÃO CpG PROMOTOR (= DMET3A/B!): Silencia Gene! = "OFF SWITCH"! DNMT (= DNA METILTRANSFERASE!): DNMT3A+3B (De Novo!) + DNMT1 (Manutenção Replicação!) CÂNCER: Hipermetilação Supressores Tumorais (p16/BRCA1/MLH1!) → SILENCIA! MODIFICAÇÕES HISTONAS: H3K4me3 (= Metilação H3 Lisina 4 = ATIVA!) = Marca Promotor Ativo! H3K9me3 (= Metilação H3 Lisina 9 = INATIVA!) = Heterocromatina! H3K27me3 (= PRC2 = Polycomb = INATIVA! = Silencia HOX Genes!) H3K4ac + H3ac (ACETILAÇÃO = ATIVA = Neutraliza Carga +Histona = ↑Acesso DNA!): HAT (= HISTONE ACETYLTRANSFERASE!): Adiciona Acetil → ABERTA! HDAC (= HISTONE DEACETYLASE!): Remove Acetil → FECHADA! INIBIDOR HDAC (= VORINOSTAT/ROMIDEPSINA! = Câncer!): ↑Acetilação → Reativa Genes Supressores! ncRNA (= NON-CODING RNA!): miRNA (= microRNA = 20-24 NTs!): Dicer Processa Pre-miRNA → miRNA! → RISC (RNA-Induced Silencing Complex!) + AGO2! Complementaridade 3'UTR mRNA → DEGRADAÇÃO OU ↓TRADUÇÃO! miR-21 (= Oncogene = ↑Em Muitos CAs!) ; miR-34 (= TP53-Regulado = Tumor Supressor!) lncRNA (= LONG ncRNA > 200 NTs!): XIST: Inativação X! HOTAIR: Reprograma PRC2! MALAT1: ↑Em Muitos CAs = Regulação Splicing + Metástase! siRNA (= 20-25 NTs = EXÓGENO!): Terapia ARNi! = PATISIRAN (Amiloidose!) = INCLISIRAN (LDL↓!) circRNA: Circular! = Esponja miRNA! = Biomarcador! CRISPR-Cas9 (= CLUSTERED REGULARLY INTERSPACED SHORT PALINDROMIC REPEATS!): GUIA RNA (gRNA = 20NT + scaffold!) → Liga CAS9 → Dirige Para Sequência Alvo! PAM (= NGG = PRÓXIMO ALVO!) → CAS9 Corta DSB (DUPLA FITA!) → HR OU NHEJ! APLICAÇÕES: Correção Genética (Hemoglobinopatias = CASGEVY = Sickle Cell APROVADO 2023!) ```
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## Referências
1. Watson JD, Crick FH. "Molecular structure of nucleic acids: a structure for deoxyribose nucleic acid." *Nature.* 1953;171(4356):737–738. 2. Meselson M, Stahl FW. "The replication of DNA in Escherichia coli." *Proc Natl Acad Sci.* 1958;44(7):671–682. 3. Bartel DP. "MicroRNAs: target recognition and regulatory functions." *Cell.* 2009;136(2):215–233. 4. Jaenisch R, Bird A. "Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals." *Nat Genet.* 2003;33 Suppl:245–254. 5. Anzalone AV, et al. "Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA." *Nature.* 2019;576(7785):149–157.