Transcrição do DNA - Instituto de Biologia da UFRJ

Transcrição do DNAMestrando: Ighor TeixeiraOrientador: Régis correa

O controle genético sobre ometabolismo• Os organismos dependem das reações químicaspara crescer e se reproduzir.• Conjunto de reações químicas do organismo edenominado metabolismo.• As reações químicas do nosso corpo sãocatalisadas por enzimas, que são proteínas.• Além disso a “construção” de um organismodepende das proteínas.• As proteínas são produzidas a partir deinformação contida no código genético.

Transcrição• Realizada por um complexo enzimático cuja enzima chave é aRNA polimerase.• A síntese de RNA ocorre no sentido 5’=>3’.• O RNA sintetizado será complementar à fita de DNA molde.

Diferenças entre eucariontes eprocariontes• A transcrição em eucariontes é bem maiscomplexa que em procariontes.• Nos eucariontes a transcrição ocorre nonúcleo, enquanto a tradução ocorre nocitoplasma.• Nos procariontes tal separação celular nãoexiste, sendo os dois processos muito bemacoplados no espaço.

Diferenças entre DNA E RNA

Os diferentes tipos de moléculasde RNA

Expressão gênica• O fenótipo de um organismo é umacombinação dos efeitos de todos os seusgenes.• Os genes são regiões do DNA que contéminformação para produzir as proteinas.• A informação do DNA não é passadadiretamente para proteinas.• RNA intermediário (mRNA).

Descoberta do mRNA• Experimento de Spiegelman• Experimento de pulso-caça (Elliot Volkin eLawrence Astrachan)

Transcrição em procariontes• RNA polimerase deprocariotos é umaholoenzima, ou seja,uma enzimacomposta por váriassubunidadesproteicas.• Cerne tetramérico(α2ββ’)• Subunidade σ

Estrutura geral de um gene• Promotor: seqüências específicas do DNA reconhecidas pelaRNA polimerase com o sítio de início da transcrição.Direcionam a transcrição de segmentos adjacentes do DNA(gene)• Região Transcrita da fita molde da qual mRNA é sintetizada• Finalizador: seqüências que sinalizam o produto da RNApolimerase a partir do gene.

Promotor• Sítio onde a RNA polimerase se liga e inicia a transcrição.• Genes são regulados similarmente contendo seqüências comuns de DNA(seqüência de consenso) dentro de seus promotores.

Iniciação transcricional

Bolha de transcrição• RNA polimerase se liga aopromotor.• RNA polimerase separa as fitasde DNA formando a bolha detranscrição.• O RNA começa a sersintetizado a partir da fitamolde de DNA.• Conforme a RNA polimeraseanda e transcreve o DNA elafecha as fitas atrás (5’P)e abreas fitas à frente (3’OH).

Alongamento

Término de transcrição• Processo pelo qual o complexo RNA polimerase sedisassocia da extremidade 3’ do gene.• Seqüências específicas sinalizam a terminação dasíntese de RNA.• E. coli - duas classes de sinais de terminação:dependente de ρ (rho) e outro é independente de ρ.

Independente de Rho• duas características distintas: região cujo transcrito de RNApossui seqüências autocomplementares, permitindoformação de estruturas grampos.• Outra seria um colar curto de adenilato na fita molde, que étranscrito em uridilatos na extremidade 3´ do RNA.

Pausa e disassociação• O grampo possui a função de travar o andamento datranscrição.• 3’ terminal tende a ser rica em AU p/ romper facilmentedurante a pausa. Leva a disassociação do complexo RNApolimerase.

Dependente de Rho• Rho é uma helicase dependente de ATP.• Se move ao longo do RNA transcrito.• Quando a RNA Polimerase diminui ou pára nasequencia de terminação (grampo), Rho se une aRNA Pol e separa o RNA nascente da bolha detranscrição.

Transcrição em eucariotos• Diferente de procariotosque possuem apenas umaRNA polimerase, eucariotospossuem 3 RNApolimerases.• Cada RNA polimerase éresponsável por transcreverum determinado grupo degenes.• As RNA polimerases deeucariotos são bem maiscomplexas que deprocariotos.

RNA Polimerases eucarióticas

Promotor• O promotor de eucariotos contém uma região consensochamada de TATA Box (TATAAAA).• As RNA polimerases eucarióticas se ligam a esta região dopromotor para iniciar a transcrição.• O TATA Box está situado a -30 do gene.

Fatores de transcrição• Polimerase I, II, e III nãose ligamespecificamente aospromotores.• Eles podem interagircom seus promotoresvia fatores detranscrição .• Fatores de Transcriçãoreconhecem e iniciamtranscrição emseqüências depromotores específicas.

Alongamento e término• O alongamento da cadeia de RNA ocorre emum processo similar a procariotos.• O término de transcrição ainda não está bemdefinido, mas há participação de umaendonuclease.• O RNA é clivado, mas a transcrição continuamesmo depois da clivagem do RNA por mais1000 a 2000 nucleotídeos até que a síntesepára em uma seqüência de término.

Processamento do RNA• Em eucariotos a transcrição e tradução ocorreem compartimentos separados.• Isso permite que o RNA possa ser “maturado”antes que seja traduzido.• O RNA sofre 3 tipos de modificações nonúcleo antes de ser endereçado para ocitoplasma onde será traduzido.• O RNA antes de ser modificado é chamado de“transcrito primário” ou “hnRNA”.

Capeamento do RNA mensageiro• A primeira modificação que ocorre no hnRNAé a adição de um CAP na porção 5’P do RNAmensageiro.• O CAP é um 7-metilguanosina, que é unida aoresíduo terminal 5´do RNA por meio de umaligação 5´,5´-trifosfato.• A função do CAP é proteger o RNA dedegradação por exonucleases, aumentando otempo de vida do RNA.

Poliadenilação• A segunda modificação é a adição de umacauda Poli(A) na extremidade 3’ do hnRNA.• A cauda Poli(A) é a adição de cerca de 200nucleotídeos de adenina no final do RNAmensageiro (extremidade 3’).• A função da cauda Poli(A) também éaumentar o tempo de vida do mRNA, porqueas exonucleases terão que degradar 200nucleotídeos antes de começar a degradar omRNA.

éxons e Íntrons• Os genes de eucariotos possuem regiõescodificantes e não codificantes.• Essas regiões não codificantes estarãocontidas no RNA quando ele for transcrito eprecisam ser removidas.• As regiões codificantes do RNA mensageirosão chamadas de éxons, as não codificantessão chamadas de íntrons.

Recomposição do RNA (Splicing)• Mecanismo pelo qual os introns são retiradosdo RNA mensageiro.• São 3 diferentes mecanismos: Recomposiçãodo precursor de tRNA, recomposiçãoautocatalítica e recomposição do Pre-mRNA.

Mecanismos de remoção de íntrons• Recomposição do precursor de tRNA: os introns dosprecursores de tRNA são removidos precisamentepor uma endonuclease que cliva os introns, umaligase depois religa os éxons de tRNA.• recomposição autocatalítica: Em alguns rRNA osintrons se autoremovem, sem a ação catalítica denenhuma enzima.• recomposição do Pre-mRNA: Os introns do hnRNAsão removidos por particulas complexas envolvendoproteinas e snRNA que são chamadas despliceossomos.

• O processamento de RNA aumentaconsideravelmente o tempo de vida do mRNA(10 horas em células de mamíferos e 2-5minutos em procariotos).• mRNA está pronto para sair do núcleo e sertraduzido no citoplasma.