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
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