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O ácido desoxirribonucleico (DNA) é o modelo que transporta a informação genética de uma geração para a seguinte. Cada célula contém pelo menos um conjunto completo deste código, organizado em 23 pares de cromossomos – a maioria das células é diplóide, contendo um conjunto de cada pai. Antes de uma célula se dividir, ela deve duplicar fielmente o seu DNA para que cada célula filha receba uma cópia exata do genoma. Este processo depende de múltiplas camadas de controle de qualidade para evitar mutações.

Estrutura do DNA

O DNA é um polímero longo composto de uma estrutura açúcar-fosfato com quatro bases de nucleotídeos – adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T) – projetando-se de cada açúcar. A sequência dessas bases codifica as instruções para a síntese de proteínas. Duas cadeias complementares emparelham-se através de ligações de hidrogénio, formando a clássica dupla hélice:A emparelha exclusivamente com T e C emparelha exclusivamente com G. Manter estas regras de emparelhamento de bases durante a replicação é essencial para evitar erros.

Replicação

A replicação é semiconservativa:cada nova dupla hélice de DNA contém uma fita original e uma fita recém-sintetizada. As enzimas helicase desenrolam a hélice, expondo as duas fitas modelo. A DNA polimerase lê cada nucleotídeo do molde e adiciona a base complementar à fita em crescimento. Por exemplo, quando a polimerase encontra um G no molde, ela incorpora um C na nova fita.

Revisão

A DNA polimerase não é apenas uma máquina de polimerização; ele também realiza revisão em tempo real. Se inserir uma base incorreta, a atividade exonuclease da polimerase elimina o erro e o substitui pelo nucleotídeo correto. Essa verificação de erros integrada produz uma taxa de precisão de cerca de 99% durante a síntese.

Reparo de incompatibilidade

Para detectar erros que escapam à revisão da polimerase, as células implantam uma segunda linha de defesa:reparo de incompatibilidades. As proteínas Mut examinam a hélice do DNA em busca de distorções causadas por bases incompatíveis. Uma vez detectada, a maquinaria identifica a cadeia recém-sintetizada, cliva um segmento que contém o erro e extirpa-o. A DNA polimerase então ressintetiza o segmento removido, restaurando a sequência correta. Ao contrário das correções de base única realizadas pela polimerase, o reparo de incompatibilidades pode substituir milhares de bases em um único evento de reparo, garantindo a estabilidade genômica.