Figura 1.2. Esquema da organização do nucleoide bacteriano. O DNA bacteriano é organizado por proteínas que se ligam a algumas regiões, formando alças que são superenoveladas independentemente. O detalhe mostra como o DNA se encontra associado em toda a extensão do nucleoide a estruturas proteicas.
DNA bacteriano é, em sua maioria, superenovelado negativamente, ou seja, são necessários mais de 10,5 pb para gerar uma volta na hélice do DNA. As proteínas SMC (structural maintenance of chromosomes) e MukB são responsáveis por estabilizar a condensação do DNA em subdomínios topologicamente independentes. A torção do DNA causa um estresse sobre a estrutura das hélices, que deve ser controlado. A manutenção deste superenovelamento é possível porque as alças de DNA estão presas às proteínas que formam a estrutura do cerne, e também porque o DNA tende a se enrolar sobre partículas proteicas (Figura 1.2). O nível de superenovelamento do DNA precisa ser alterado, seja em determinado local ou de maneira geral, para que os processos de replicação do DNA e de transcrição possam ocorrer. Estes processos requerem a abertura das duas fitas do DNA, gerando grandes alterações na sua topologia. O superenovelamento do DNA na célula é modulado por enzimas chamadas topoisomerases, que podem introduzir ou remover superenovelamento. As topoisomerases de DNA realizam esta função através da quebra de uma ou ambas as fitas do DNA, passagem da fita intacta pelo sítio de quebra e nova ligação (Figura 1.3). A enzima mantém as pontas do DNA ligadas covalentemente durante a reação, impedindo que haja pontas livres, sendo que a maioria das topoisomerases bacterianas liga o 5’-fosfato do DNA a um resíduo de tirosina. As topoisomerases podem ser divididas em duas classes, de acordo com seu mecanismo de ação: as topoisomerases de tipo I causam quebra temporária de apenas uma das fitas do DNA (Figura 1.3a), enquanto que as de tipo II quebram as duas fitas (Figura 1.3b). Assim, as topoisomerases de tipo I mudam um round de enovelamento de cada vez, e as de tipo II mudam dois rounds de uma vez. Pode existir mais de uma topoisomerase de cada tipo na célula. As topoisomerases variam com relação às mudanças topológicas que causam, sendo que algumas podem relaxar superenovelamento positivo e negativo e
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BIOLOGIA MOLECULAR E GENÉTICA BACTERIANA