BIOLOGIA MOLECULAR
Transcrição e modificações

pós-transcricionais

Prof. Grazielle Ribeiro
Departamento de

Bioquímica e Imunologia

UFMG

Capacidade de replicação

e capacidade de carregar

informação

A expressão da

informação genética

requer seu fluxo do DNA

para o RNA e daí para a

proteína

Estrutura do RNA

• Tipo de açúcar: ribose

• Presença do grupo 2’-OH – maior instabilidade

• Bases nitrogenadas: A, G, C, U

• Geralmente é unifilamentar

• Formação de pontes de hidrogênio entre bases complementares
no mesmo filamento

Estrutura do RNA

Tipo de

RNA

Função

mRNAs RNA

mensageiro

Codificam proteínas

rRNAs RNA

ribossômico

Formam a estrutura básica dos

ribossomos e catalisam a síntese protéica

tRNAs RNA

Transportador

Agem como adaptadores entre o mRNA e

os aminoácidos na síntese de proteínas

snRNAs Small RNA

nucleares

Atuam em diversos processos nucleares

incluindo o processamento do pré mRNA

snoRNAs Small

nucleolar

RNAs

Atuam no processamento de rRNAs

(conduzindo modificações químicas)

Outros Atuam em diversos processos celulares

incluindo a síntese de telomerases,

inativação de cromossomo X, transporte

de proteínas para o retículo

endoplasmático

Síntese de RNA

Processo de transcrever a informação da sequencia de DNA em uma

sequência de informação do RNA.

RNA polimerase

• Catalisadora da transcrição

• Enzima comum em todas as formas de vida

1) Um molde

2) Precursores ativados

3) Um íon metálico divalente

Ela necessita:

Molde

RNA polimerase

O DNA fita dupla é um dos

substratos, no entanto apenas

uma das fitas é transcrita

Filamento molde

Filamento codificante

Transcrito de RNA

A sequência de mRNA é complementar

a do filamento molde e corresponde a

do filamento não molde (exceto pela

substituição de U por T).

Precursores ativados

RNA polimerase

Ribonucleotideos trifosfatos:

ATP, GTP, UTP e CTP.

Íon metálico divalente

RNA polimerase necessita

de um cofator catiônico

divalente: Mg2+ ou Mn2+

Iniciação

Alongamento ou

Extensão

Término ou

Processamento

A síntese compreende 3 estágios

Transcrição em procariotos

Como a RNA Polimerase determina onde

começar a Transcrição? ?
Promotores no molde de DNA

São sequências de DNA que dirigem a RNA polimerase para o local apropriado

de início da transcrição

Inciação

A subunidade s reconhece as sequências de consenso -35 e -10 do promotor

s70

s 32

s 54

Deslizamento da RNA polimerase

17 pb aberto

Complexo

promotor

fechado

Complexo

promotor

aberto

A RNA polimerase tem de desenrolar a dupla hélice molde

• O primeiro nucleotídeo contem um trifosfato e é um pppG ou pppA.

• A fase de alongamento começa após a primeira ligação fosfodiéster.

• Bolha de transcrição – região de DNA onde o RNA é sintetizado

• Velocidade de alongamento: cerca de 50 nucleotídeos/s

• A velocidade de síntese do DNA é de 800 nucleotídeos/s

Alongamento

Alongamento

A RNA polimerase desenrola o DNA à frente dela e reenrola

o DNA que já foi transcrito

Saída da subunidade Sigma faz com

que a enzima fique fortemente ligada

ao molde de DNA

Transcrição até o

sinal de término

A síntese de RNA é igual a de DNA:

O DNA como molde da transcrição

• A transcrição ocorre no sentido 5’ → 3’

• O mecanismo de alongamento é semlhante:

 3’-OH ataca a fosforila mais interna

A síntese de RNA é igual a de DNA:

O DNA como molde da transcrição

• A sínteses é impulsionada para frente pela hidrolise do pirofosfato

A síntese de RNA é igual a de DNA:

O DNA como molde da transcrição

RNA polimerases:

catalisa a adição

primer X
Estudos recentes indicam que a RNA

polimerase apresenta alguma atividade de

revisão de nuclease.

Diferenças na síntese do RNA

O DNA como molde da transcrição

Velocidade de erro: 1 a cada

104 ou 105 nucleotídeos

É maior que para a

replicação do DNA

Estes erros no entanto não são transmitidos para os descendentes.

Para a maioria dos genes muitos transcritos de RNA são sintetizados.

Término

O que determina onde a transcrição é finalizada? ?
As regiões transcritas dos moldes de DNA

contêm sinais de parada. !
Mas quais são esses sinais para o

término? ?

• Repetições invertidas ricas em

CG seguidas por uma sequência

de seis ou mais adeninas.

• Região palindrômica

Portanto suas bases podem se parear

formando uma alça em forma de

grampo

Término: Mecanismo da alça em forma de Grampo

Como esta alça

termina a transcrição? ?
A RNA polimerase parece parar imediatamente após ela ter sintetizado um

trecho de RNA que se dobra em forma de grampo

A hélice híbrida RNA-DNA produzida na cauda oligo(U) é instável, já que os

pb rU-dA são os mais fracos dos quatros tipos de pb.

Portanto a parada na transcrição permite que o RNA nascente ligado de

modo fraco se dissocie do molde de DNA e daí da enzima. A fita de DNA

se reúne novamente com sua parceira e a bolha de transcrição se fecha.

A atividade de ATPase de r capacita a proteína a arrastar o RNA

nascente, correndo em busca da da RNA polimerase

Término: Mecanismo dependente da proteína Rô (r)

• r se liga em trecho de 72 nucleotídeos em
um RNA de fita única

• O RNA passa pelo centro da proteína

Término: Mecanismo dependente da proteína Rô (r)

Quando Rô se colide

com a Bolha de

transcrição , ela quebra a

hélice hibrida RNA-DNA

Em procariontes, as moléculas de RNA mensageiro sofrem pouca

ou nenhuma modificação após a síntese pela RNA polimerase.

• Muitas moléculas de mRNA são traduzidas enquanto estão sendo transcritas.

• As moléculas de RNA transportador e RNA ribossômico são geradas por clivagem

de cadeias nascentes de RNA.

Nucleases aparam esses precursores

Vídeo de transcrição em procariotos

http://www.youtube.com/watch?v=ztPkv7wc3yU&feature=related

Transcrição em eucariotos

As células eucarióticas têm capacidade de regular o tempo no

qual cada gene é transcrito, e quando o RNA é produzido.

Diferentes tipos celulares

Célula

epitelial
Célula

muscular

Neurônios

Células do tecido

conectivo

DNA é igual para todas as células do mesmo indivíduo

No entanto, temos tipos especializados de células,

que são bastante diferentes entre si

O que torna uma célula diferente

da outra?

Organismos multicelulares

Regulação diferencial de trancrição para criar

diferentes tipos celulares:

Síntese e acúmulo de diferentes RNAs e proteínas

torna uma célula diferente da outra

Dogma central da biologia molecular

Igual para todas as células

Diferentes RNAs podem

ser gerados

Diferentes proteínas podem

ser geradas

Transcrição

Tradução

1) Membrana nuclear

Características eucarióticas que influenciam a

expressão gênica

A separação espacial e temporal entre transcrição e tradução permitem que os

eucariontes regulem a expressão gênica de modos muito mais complexos,

contribuindo para a riqueza de forma e função dos eucariontes.

2) Regulação de transcrição mais complexa

Características eucarióticas que influenciam a

expressão gênica

A sínteses é executada por 3 RNA polimerases diferentes dependentes

de sequência promotoras

Os Promotores podem se combinar de várias maneiras aumentando o

número de tipos de promotores

Processam amplamente o RNA nascente para se tornar mRNA.

3) Processamento do RNA

Promotores eucarióticos para o início da transcrição

Elemento iniciador

ribossômco (TATA)

Elemento promotor

antecedente

Ligam-se a proteínas que servem para recrutar a

RNA polimerase I

O DNA ribossômico é disposto em várias centenas de repetições seguidas, cada

uma contendo uma cópia de cada um dos três genes de rRNA. As sequências

promotoras estão localizadas em trechos de