O ácido desoxirribonucléico (DNA) é a molécula de dupla hélice altamente estável que compreende o material genético da vida. A razão de o DNA ser tão estável é que ele é feito de duas fitas complementares e as bases que as conectam. A estrutura torcida do DNA surge de grupos de fosfato de açúcar unidos por fortes ligações covalentes, e milhares de ligações de hidrogênio mais fracas que unem os pares de bases de nucleotídeos de adenina e timina, e citosina e guanina, respectivamente.
TL; DR (muito longo; Não li)
A enzima helicase pode separar a molécula de dupla hélice de DNA fortemente ligada, permitindo a replicação do DNA.
A necessidade de separar os filamentos de DNA
Esses fios fortemente amarrados podem ser fisicamente separados, mas eles voltariam a se reunir em uma dupla hélice devido às suas ligações. Da mesma forma, o calor pode fazer com que os dois fios se separem ou "derretam". Mas para que as células se dividam, o DNA precisa ser replicado. Isso significa que deve haver uma maneira de separar o DNA para revelar seu código genético e fazer novas cópias. Isso é chamado de replicação.
O Trabalho da DNA Helicase
Antes da divisão celular, a replicação do DNA começa. Proteínas iniciadoras começam a se desenrolar parte da dupla hélice, quase como um zíper sendo aberto. A enzima que pode realizar esse trabalho é chamada de DNA helicase. Essas helicases de DNA descompactam o DNA onde ele precisa ser sintetizado. As helicases fazem isso quebrando as ligações de hidrogênio do par de bases de nucleotídeos que mantêm as duas fitas de DNA juntas. É um processo que usa a energia das moléculas de trifosfato de adenosina (ATP), que alimentam todas as células. Os fios simples não podem retornar a um estado superenrolado. Na verdade, a enzima girase intervém e relaxa a hélice.
Replicação de DNA
Uma vez que os pares de bases são revelados pela DNA helicase, eles só podem se ligar com suas bases complementares. Portanto, cada fita polinucleotídica fornece um molde para um novo lado complementar. Neste ponto, a enzima conhecida como primase dá o pontapé inicial na replicação em um segmento curto, ou primer.
No segmento do primer, a enzima DNA polimerase polimeriza a fita original de DNA. Ele funciona na área onde o DNA está se desenrolando, chamada de garfo de replicação. Os nucleotídeos são polimerizados começando em uma extremidade da cadeia de nucleotídeos, e a síntese prossegue em apenas uma direção da fita (a fita “principal”). Novos nucleotídeos juntam-se às bases reveladas. A adenina (A) se junta com a timina (T), e a citosina (C) com a guanina (G). Para a outra vertente, apenas pedaços curtos podem ser sintetizados, e são chamados de fragmentos de Okazaki. A enzima DNA ligase entra e completa a fita “lagging”. As enzimas “revisam” o DNA replicado e removem 99% de todos os erros encontrados. As novas fitas de DNA contêm as mesmas informações da fita-mãe. Este é um processo notável, ocorrendo constantemente em muitos milhões de células.
Por causa de sua forte ligação e estabilidade, o DNA não pode simplesmente se fragmentar por conta própria, mas conserva informações genéticas para serem transmitidas a novas células e descendentes. A enzima helicase altamente eficiente torna possível a separação da molécula de DNA tremendamente enrolada, para que a vida possa continuar.