ESTRUTURA E FUNÇÕES DOS GENES

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ESTRUTURA E FUNÇÕES DOS GENES
O DNA pode ser entendido como uma fonte de informação digital codificada na sequência específica com que suas quatro bases (A, T, C e G) estão dispostas na molécula.
Proteínas e moléculas de RNA são elementos efetores responsáveis pela execução de várias funções moleculares e/ou celulares como estrutural, catalisação, regulação, manutenção, sinalização, entre outras. 
Fluxo da informação genética: dogma central da biologia molecular.
Um gene pode codificar uma ou mais proteínas, que, após traduzidas, podem ainda sofrer outras alterações químicas. Além disso, diferentes proteínas, com código diferente, podem exercer funções integrativas ou semelhantes no organismo. 
Há entre 20 e 30 mil genes codificadores de proteínas no genoma humano. Todos os genes seguem a estrutura genérica:
Transcrição
 Transcrever = copiar, reproduzir. No sentido biológico é a síntese de uma molécula de RNA a partir de um molde de DNA. Para agentes codificadores de proteína, o RNA sintetizado é chamado de mensageiro (RNAm).
RNA transcrito: 5’ > 3’
RNA polimerase: 3’ > 5’
O RNA transcrito tem a mesma sequência da fita complementar da fita de DNA a ser copiado, por exceção da presença de Uracila em detrimento da Timina. 
RNA: ácido ribonucleico, macromolécula com composição semelhante à do DNA, mas com algumas modificações:
· O açúcar é uma ribose ao invés de uma desoxirribose;
· É formada por A, G, C e U. 
O RNA existe de forma estável como uma molécula de fita simples. 
RNA polimerase: enzima com várias subunidades que catalisa a síntese do RNA. Se associa com diversos fatores de transcrição (TF). Alguns TF são essenciais para o processo (gerais), enquanto outros são específicos e determinam o local, tempo e intensidade da transcrição. 
São as diferenças específicas no padrão de expressão dos genes entre as células dos diferentes tecidos/órgãos que conferem a elas suas propriedades. O padrão de expressão dos genes também é diferente ao longo dos períodos do desenvolvimento. 
Regiões promotoras/promotores: regiões de sequência conservada que sã reconhecidas por fatores de transcrição e promovem a expressão genica. TATA box. 
Existem ainda sequencias chamadas de pseudogenes que compreendem regiões de sequencias similares a outros genes, mas que não estão associados a produção de uma proteína funcional (seja por mutações em suas regiões regulatórias ou codificantes). 
Regiões distantes do genoma podem influenciar no processo de transcrição e regular a expressão genica. 
Região transcrita:
· Toda a região do gene que será copiada em RNA;
· Contém regiões que serão posteriormente traduzidas em proteína e regiões que não serão traduzidas (tanto a 5’ quanto a 3’, chamadas de UTR – untranslated region).
1o processamento do RNA – capuz do 5’: logo após o início da transcrição, o RNAm recém-sintetizado recebe um “cap” na sua extremidade 5’ = adição de uma 7-metil-guanosina. Serve para proteção do mRNA e para reconhecimento pela maquinaria de tradução. 
“Splicing” dos íntrons ou recomposição dos éxons; splicing é o processo de retirada dos íntrons do RNAm, o qual é feito por um complexo de proteínas denominadas spliceossomo.
“Splicing” alternativo ou recomposição alternativa dos éxons: a recomposição alternativa dos éxons faz com que muitas proteínas diferentes possam ser produzido a partir de um mesmo gene. 
A região transcrita do gene contém, assim:
· Duas regiões não traduzidas (5’ e 3’), de função regulatória e que atuam também na estabilidade do RNAm;
· Regiões transcritas e traduzidas, cuja sequência de nucleotídeos determinará a sequência de aminoácidos na proteína a ser sintetizada = éxons;
· Regiões transcritas, porém, não traduzidas, que se localizam entre os éxons. Essas regiões, chamadas de íntrons, serão removidas do transcrito primário por um processo denominado de recomposição do RNAm ou splicing. 
Poli-adenilação 3’: o término da transcrição é indicado pelo sinal de poli-adenilação no RNA transcrito primário (motivo AAUAAA), indicando a clivagem do RNA e inserção de várias adeninas à extremidade 3’ do mRNA. Isso aumenta a estabilidade do RNA durante a tradução. 
Tradução
Após a transcrição e o processamento, o mRNA sai doo núcleo e segue para o citoplasma ou para o retículo endoplasmático rugoso. O mRNA é reconhecido pelos ribossomos (por meio de sinalização no CAP5’) que se ligam a ele e iniciam o processo de tradução.
Tradução é o processo de produção de um polipeptídio (proteína) cuja sequência de aminoácidos é derivada da sequencia de códons de uma molécula de mRNA. 
A tradução é feita a partir de uma leitura de trincas de nucleotídeos que compõem um códon. 
Os sinais de início e fim da tradução são compostos de 3 nucleotídeos:
· Códon de início: sempre um ATG na sequência de DNA (AUG no mRNA) – sequência de Kozak;
· Códon de parada: TGA, TAA ou TAG (UGA, UAA ou TAG no mRNA) – eRF = fator de liberação. 
A sequência da proteína é determinada pela sequência do RNAm, interpretada segundo um código de 3 letras = código genético. O elemento tradutor é o RNAt. 
Após a tradução, as proteínas são modificadas (estruturalmente e/ou quimicamente) para poderem exercer suas funções, por meio de clivagem e modificações químicas.
Após a liberação da região da sequência de Kozak, outro ribossomo se liga e inicia a tradução, formando uma estrutura chamada de polir ribossomos. A molécula é estável na forma circular pelas interações de proteínas nas extremidades 5’ (cap) e 3’ (piloA).
Os genes do genoma mitocondrial também são transcritos e traduzidos:
· Na transcrição, todos os genes são transcritos em conjunto, sendo separados posteriormente, já que são circulares;
· Não há splicing dos íntrons, dado que não existem;
· A tradução ocorre dentro da própria mitocôndria, pois a organela não possui ribossomos. 
Genes que codificam para RNAs não codificantes não são traduzidos em proteínas, sendo o próprio RNA a molécula efetora.