Primosoma: componentes, funções e aplicativos - Ciência - 2023

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UMA primosome, na genética e em outros ramos da biologia, é um complexo multiproteico encarregado de executar os primeiros passos que levam à replicação do DNA. A replicação do DNA é um processo complexo que envolve várias etapas, cada uma delas estritamente regulada para garantir a fidelidade e a segregação correta das moléculas geradas.

O complexo replicativo que executa todas as etapas de replicação é denominado replissoma, e aquele responsável apenas por sua iniciação, o primossoma. Apenas as proteínas que permanecem associadas para formar uma superestrutura multiproteica complexa pertencem a esses corpos, ou alguns. No entanto, muitas outras proteínas acessórias desempenham papéis adicionais em primosomes.

O primossoma deve sintetizar uma pequena molécula de RNA que informa às polimerases de DNA onde começar a síntese de novo de DNA. Essa pequena molécula de RNA é chamada de primer (para outros, primer), pois ela inicia (ou seja, inicia) a reação de síntese de DNA.

Em espanhol, primazia significa prevalecer, destacar-se, predominar ou conceder primazia a algo ou a alguém. Ou seja, dê preferência. Em inglês, 'to prime' significa preparar ou estar pronto para algo.

Em qualquer caso, toda reação biológica deve ser governada por algo, e a replicação do DNA não é exceção.

Componentes

De modo geral, cada fork de replicação deve recrutar pelo menos um primosome. Isso ocorre em um local específico (sequência) no DNA chamado ori, por origem de replicação.

É neste local onde a molécula de RNA específica (primer) deve ser sintetizada que a síntese do novo DNA prevalecerá. Independentemente de a replicação ser unidirecional (uma única bifurcação de replicação com uma única direção) ou bidirecional (duas bifurcações de replicação, em duas direções opostas), o DNA deve se abrir e "se tornar" uma única banda.

A chamada banda líder (sentido de 3 'para 5') permite a síntese contínua de DNA no sentido de 5 'para 3', a partir de um único sítio híbrido de DNA: RNA.

A banda retardada, na direção oposta, serve como molde para a síntese descontínua de novo DNA em frações chamadas fragmentos de Okazaki.

Para dar origem a cada fragmento de Okazaki, a reação de iniciação deve ser priorizada cada vez com os mesmos primosomes (provavelmente reutilizados) para formar o mesmo tipo de híbridos.

Prêmio

A RNA primase é uma RNA polimerase dependente de DNA; uma enzima que usa o DNA como molde para sintetizar um RNA complementar à sua sequência.

O RNA primase, em conjunto com a helicase, se liga ao DNA molde e sintetiza um primer ou primer de 9-11 nt de comprimento. A partir da extremidade 3 'desse RNA, e pela ação da DNA polimerase, uma nova molécula de DNA começa a se alongar.

Helicasa

Outro componente fundamental do primossoma é a helicase: uma enzima capaz de desenrolar o DNA de banda dupla e dar origem ao DNA de banda única na área onde atua.

É nesse substrato de DNA de banda única que o RNA primase atua para dar origem ao primer a partir do qual a síntese de DNA se estende pela DNA polimerase que faz parte do replissoma.

Polimerase de DNA

Embora para alguns, ao incluir a DNA polimerase, já estejamos falando do replissoma, a verdade é que, se a síntese do DNA não foi iniciada, a reação não prevaleceu. E isso só é alcançado pelo primosome.

Em qualquer caso, as DNA polimerases são enzimas capazes de sintetizar DNA de novo de um molde que os guia. Existem muitos tipos de DNA polimerases, cada uma com seus próprios requisitos e características.

Todos adicionam trifosfato de desoxinucleotídeo a uma cadeia que cresce no sentido de 5 'para 3'. Algumas, mas não todas, as polimerases de DNA têm atividade de leitura de teste.

Ou seja, após adicionar uma série de nucleotídeos, a enzima é capaz de detectar incorporações errôneas, degradar localmente a área afetada e adicionar os nucleotídeos corretos.

¿Outras proteínas no primosome?

A rigor, as enzimas mencionadas seriam suficientes para priorizar a síntese de DNA. No entanto, descobriu-se que outras proteínas estão envolvidas na montagem e função do primossoma.

A controvérsia não é fácil de resolver porque os primosomes de diferentes domínios da vida têm capacidades funcionais distintas. Além disso, ao arsenal de primos de RNA devem ser adicionados aqueles codificados por vírus.

Podemos concluir que cada primossoma tem a capacidade de interagir com outras moléculas dependendo da função que vai cumprir.

Outras funções dos primosomes

Verificou-se que os primosomes também podem participar da polimerização de moléculas de DNA ou RNA, na transferência terminal de diferentes tipos de nucleotídeos, em alguns mecanismos de reparo do DNA, bem como no mecanismo de recombinação conhecido como junção terminal. não homólogo.

Finalmente, também foi observado que os primosomes, ou pelo menos primos, também podem estar envolvidos no reinício da replicação em bifurcações interrompidas.

Poderíamos dizer que de alguma forma os primossomas não apenas iniciam esse mecanismo fundamental do metabolismo do DNA (replicação), mas também contribuem para o seu controle e homeostase.

Formulários

O primossoma bacteriano é objeto de pesquisas ativas como um local-alvo que poderia permitir o desenvolvimento de antibióticos mais poderosos. No Escherichia coli, primase é o produto translacional do gene dnaG.

Embora todos os seres vivos usem um mecanismo semelhante para iniciar a replicação do DNA, a proteína DNA-G tem características próprias e únicas.

Por esta razão, estão sendo desenvolvidos compostos biologicamente ativos que atacariam especificamente o primossoma bacteriano, sem afetar o ser humano vítima de uma infecção bacteriana.

A estratégia parece ser tão promissora que as pesquisas estão sendo direcionadas a outros componentes do replissomo bacteriano. Além disso, a inibição da primase e helicase do primossoma de alguns herpesvírus proporcionou excelentes resultados clínicos na luta contra os vírus varicela zoster e herpes simplex.

Referências

Alberts, B., Johnson, A. D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6^º Edição). W. W. Norton & Company, Nova York, NY, EUA.
Baranovskiy, A. G., Babayeva, N. D., Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, Y. I., Tahirov, T .H. (2016) Mecanismo de síntese concertada de primer de RNA-DNA pelo primossoma humano. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006-10020.
Kaguni, J. M. (2018) As máquinas macromoleculares que duplicam o Escherichia coli cromossomo como alvos para a descoberta de drogas. Antibiotcis (Basel), 7. doi: 10.3390 / antibióticos7010023.
Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K. C. (2016). Biologia celular molecular (8^º edição). W. H. Freeman, Nova York, NY, EUA.
Shiraki, K. (2017) Inibidor Helicase-primase amenamevir para infecção por herpesvírus: Rumo à aplicação prática para o tratamento de herpes zoster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.