Transcrio

Prévia do material em texto

Professor Diego Mattos Penedo
diego_penedo@hotmail.com
Transcrição
Função
A transcrição consiste no início da transferência das 
informações contidas no gene para a produção da proteína.
 Esse processo utiliza um gene do DNA como molde para 
criação de uma fita de RNA complementar a essa sequência 
específica de DNA.
Corresponde ao início da expressão do fenótipo
O RNA é fundamental nesse processo
Existem diferentes tipos de RNA:
• RNA ribossômicos (rRNA): são componentes estruturais e catalíticos dos ribossomos, as 
organelas que traduzem sequências de nucleotídeos em sequências de aminoácidos dos 
polipeptídios.
• Pequenos RNA nucleares (snRNA): são componentes estruturais dos espliceossomos, as 
organelas nucleares que retiram os íntrons dos transcritos gênicos.
• Micro-RNA (miRNA): são RNAs curtos (20 a 22 nucleotídeos), que são clivados de pequenos 
precursores em formato de grampo e bloqueiam a expressão de mRNA, causando sua 
degradação ou reprimindo sua tradução.
• RNA mensageiro (mRNA): uma molécula derivada do DNA por transcrição que faz a 
transferência da informação no núcleo para o citoplasma.
• RNA transportador (tRNA): são pequenas moléculas de RNA que atuam como adaptadores 
ente aminoácidos e os códons no mRNA durante a tradução.
• Nas células eucariotas, os 
diferentes tipos de RNA são 
produzidos no núcleo, 
podendo nele permanecer 
ou ser enviado ao 
citoplasma para 
desempenhar diferentes 
funções.
• Alguns deles serão utilizados 
no processo seguinte, 
finalizando a produção da 
proteína.
Snutad et al, 2013
• A molécula de RNA produzida 
será complementar e 
antiparalela ao filamento-
molde de DNA, sendo 
idêntica (exceto pela uracila 
em vez de timina), ao 
filamento não molde de DNA.
• A transcrição ocorre no 
sentido 5’ 3’
Aspectos Gerais da Síntese 
de RNA
Snutad et al, 2013
RNA polimerase
Watson et al. 2015
Transcrição 
de rRNA
Transcrição em 
eucariotos
mRNA
Transcrição de 
tRNA, snRNA e 
rRNA
RNA polimerase em procariotos
Catalisa a reação de transcrição – ou seja, ela é a 
responsável por se ligar ao DNA molde e forma o RNA 
complementar. 
 Possui 5 subunidades, sendo:
– Duas subunidades α (alfa): participam da formação do cerne dessa 
holoenzima.
– Uma β (beta): é ativa na catálise, sítio de ligação aos ribonucleotídeos 
trifosfatos. 
– Uma β’: sítio de ligação ao DNA molde.
– E uma ω (ômega): tem papeis na montagem da 
enzima e na regulação da expressão gênica.
RNA polimerase em procariotos
Existe ainda o fator σ (sigma), que não constitui a RNA 
polimerase, mas se liga a ela para que haja o reconhecimento da 
região promotora;
 também desempenha a função de separar as fitas de DNA 
para que a enzima possa fazer a ligação com o DNA molde e 
iniciar a transcrição. 
 O fator σ só permanece ligado à enzima durante a fase de 
iniciação.
RNA polimerase em eucariotos
Em eucariotos, embora o mecanismo de transcrição seja 
basicamente o mesmo que em procariotos, a “maquinaria” de 
síntese do RNA é mais complexa, com 3 RNA polimerases. 
RNA polimerase I, II e III
Cada uma com pelo 
menos 12 subunidades.
Algumas dessas 
subunidades comuns a 
todas elas.
Etapas da transcrição
Pode ser dividida em 3 etapas:
 - Iniciação
 - Alongamento
 - Término
Snutad et al, 2013
TRANSCRIÇÃO EM PROCARIOTOS
http://oregonstate.edu/instruct/bb451/winter14/lectures/transcriptionoutline.html
Iniciação
1º - a RNA pol. liga-se a uma região específica, denominada região 
promotora
 Essa região é conservada e necessária para o início da 
transcrição. Possui duas sequências conservadas a cerca de 10 a 
35´pb antes do sítio de início da síntese de RNA
–Região -35 : TTGACA
–Região -10 : TATAAT
Sequência de reconhecimento
Facilita o desenrolamento
Iniciação
• O local onde é adicionado o primeiro nucleotídeo é chamado 
de startpoint (ou ponto de início)
• Uma vez o DNA aberto para transcrição, forma-se a bolha de 
transcrição (com tamanho aproximado de 18 nucleotídeos)
• Importante:
– Ao abrir a fita, a RNApol causa um super enrolamento, que é 
desfeito pela ação da topoisomerase (DNA girase)
Iniciação
• Ao sair da região promotora, o fator sigma é liberado da RNA 
polimerase. 
• Complexo DNA + RNApol + RNA que está sendo transcrito é 
considerado estável (ou seja, não será desfeito e seguirá o 
processo) depois que a RNApol percorreu 10pb e saiu da 
região promotora.
Transição para a fase de alongamento
Alongamento
• O alongamento de cadeias de RNA é catalisado pela RNA 
polimerase após a liberação da subunidade sigma. 
• A própria RNA polimerase é capaz de desenrolar e 
restabelecer o DNA durante o processo. 
Snutad et al, 2013
Alongamento
• A cadeia de RNA que está sendo formada vai sendo 
deslocada do filamento-molde de DNA à medida que a RNA 
polimerase avança
– permanecem de 8 a 9 pb ligados entre DNA/RNA, formando 
um “híbrido” momentâneo.
https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription
O mRNA transcrito é quase 
idêntico à fita que não serve de 
molde (“não-modelo”), com 
exceção da substituição T por U.
Terminação
O término das cadeias de RNA ocorre quando a RNA polimerase 
encontra um sinal de término.
Duas estratégias podem ocorrer:
 - Término independente da proteína Rho; 
 - Término dependente da proteína Rho.
Rho-independente
• Depende de sequências específicas na fita de DNA que serve como 
modelo.
• À medida que a RNA polimerase se aproxima do final do gene que 
está sendo transcrito, ela atinge uma região rica em nucleotídeos C 
e G.
• O mRNA transcrito desta região se dobra sobre si mesmo e os 
nucleotídeos C e G complementares se ligam. O resultado é um 
grampo (hairpin) estável que faz com que a polimerase pare.
Snutad et al, 2013
Além do grampo, a fraca interação 
entre A-U na porção final da cadeia 
de RNA, ainda ligada ao DNA, 
aumenta a instabilidade da ligação, 
facilitando o RNA se soltar do DNA.
Rho-dependente
• Uma proteína chamada fator Rho se liga a um local específico do RNA, 
denominado rut (rho utilization - utilização de rho).
– O fator Rho liga-se a esta sequência do RNA e inicia uma "subida" pelo transcrito 
em direção à RNA polimerase.
• No DNA existe uma sequência que, quando transcrita, forma um grampo 
na fita de RNA;
• Quando a RNA polimerase transcreve a região do grampo, faz uma pausa, 
o que possibilita a Rho alcançá-la e usar sua atividade de helicase para 
desfazer o pareamento de bases do DNA/RNA no término e liberar tanto o 
transcrito de RNA quanto a RNApol.
https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription
https://www.youtube.com/watch?v=cXlv21NCGxQ&t=74s
TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS
http://oregonstate.edu/instruct/bb451/winter14/lectures/transcriptionoutline.html
Iniciação
Existem 3 RNA polimerases. 
– A RNA polimerase II transcreve mRNA.
 A RNA pol II necessita de fatores gerais de transcrição 
(GTFs) - proteínas que regulam a transcrição de genes.
- Seu papel é atrair a RNApol II e posicioná-la no local correto onde 
deve iniciar a transcrição.
Iniciação
Os Fatores de Transcrição (TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF) 
interagem com promotores na sequência correta para 
iniciar a transcrição.
Snutad et al, 2013
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060-23/23_20.jpg
Região Promotora
Região Promotora
Sequências conservadas curtas. A mais próxima ao sítio de início da 
transcrição (posição +1) é chamada de sequência TATA (ou TATA box), que 
está centralizado aproximadamente na posição -30. 
Alongamento
A RNA polimerase II sofre fosforilação em um sítio 
específico (chamado cauda), o que permite sua liberação do 
complexo de fatores de transcrição – escape da região 
promotora. 
 A partir desse ponto os nucleotídeos são adicionados pela 
RNA polimerase II, catalisando o alongamento da cadeia de RNA 
pelo mesmo mecanismoda RNA polimerase em procariotos. 
Alongamento
No início do alongamento, a extremidade 5’ do RNA são 
modificadas pela adição de um cap de 7-metilguanosina (7-MG).
 Esse cap 7-MG é adicionado quando o RNA tem ainda 30 
nucleotídeos de comprimento e ajudam a proteger a cadeia de 
RNA em crescimento contra degradação (por nucleases). 
 
Snutad et al, 2013
Terminação
O alongamento do mRNA continua até que a sequência 
conservada AAUAAA ou AUUAAA seja identificada por fatores de 
clivagem (“separação”), marcando a extremidade 3′ do 
transcrito.
 Uma sequência é adicionada ao final do mRNA pela enzima 
Poli(A) polimerase – esta adiciona cerca de 200 Adeninas à 
extremidade 3’ do RNA (cauda PoliA).
- essa cauda gera estabilidade e tem papel importante no 
transporte do núcleo ao citoplasma. 
PROCESSAMENTO DO MRNA
(SPLICING)
https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/eukaryotic-pre-mrna-processing
Processamento do mRNA
O RNA transcrito é maior do que o RNA que será traduzido 
(próxima etapa da expressão gênica), sendo chamado de pré-
mRNA.
São transcritos íntrons (sequências não codificantes dentro do 
gene) e éxons (sequências codificantes) – os íntrons têm que ser 
removidos.
Processamento do mRNA
Sequências de nucleotídeos determinam onde esse 
processamento vai acontecer.
• Sequência GU no sítio de processamento 5’ do íntron
• Sequência AG no sítio de processamento 3’ do íntron
• Resíduo A no sítio de ramificação (15 a 45 nucleotídeos 
acima do sítio de corte 3’)
*N – qualquer nucleotídeo 
pode estar presente.
Processamento do mRNA
Essas sequências são reconhecidas por 5 tipos de snRNA 
(“RNA pequeno nuclear”), clivando e removendo os íntrons e 
juntando os éxons.
Ao complexo de snRNAs que atuam nesse processo se dá o 
nome de Spliceossomo.
https://www.youtube.com/watch?v=cyrJEZN3Cbc
Resumindo
Splicing alternativo
A existência de splicing do pré-mRNA em eucariotos tem uma 
vantagem importante:
 os transcritos primários podem sofrer splicing de diferentes 
maneiras e produzir diferentes mRNA (transcritos variáveis) – 
dependendo do tipo de célula na qual o gene está sendo 
expresso, por exemplo -, caracterizando o splicing alternativo.
 Assim, diferentes proteínas podem ser produzidas a partir 
do mesmo gene (denominadas isoformas proteicas). 
Splicing alternativo
Encaminhamento do RNA
O mRNA é encaminhado para a próxima etapa (tradução). 
 
 Nos procariotos, ele é encaminhado diretamente ao 
ribossomo, por não existir separação núcleo-citoplasma.
 Nos eucariotos, o mRNA precisa ser enviado do núcleo para 
o citoplasma, atravessando o envelope nuclear. 
	Slide 1: Transcrição
	Slide 2: Função
	Slide 3: O RNA é fundamental nesse processo
	Slide 4
	Slide 5: Aspectos Gerais da Síntese de RNA
	Slide 6: RNA polimerase
	Slide 7: RNA polimerase em procariotos
	Slide 8: RNA polimerase em procariotos
	Slide 9: RNA polimerase em eucariotos
	Slide 10: Etapas da transcrição
	Slide 11: Transcrição em procariotos
	Slide 12: Iniciação
	Slide 13: Iniciação
	Slide 14: Iniciação
	Slide 15: Alongamento
	Slide 16: Alongamento
	Slide 17: Terminação
	Slide 18: Rho-independente
	Slide 19
	Slide 20: Rho-dependente
	Slide 21
	Slide 22: https://www.youtube.com/watch?v=cXlv21NCGxQ&t=74s
	Slide 23: Transcrição em eucariotos
	Slide 24: Iniciação
	Slide 25: Iniciação
	Slide 26: Região Promotora
	Slide 27: Alongamento
	Slide 28: Alongamento
	Slide 29: Terminação
	Slide 30: Processamento do mRNA (Splicing)
	Slide 31: Processamento do mRNA
	Slide 32: Processamento do mRNA
	Slide 33: Processamento do mRNA
	Slide 34: https://www.youtube.com/watch?v=cyrJEZN3Cbc
	Slide 35: Resumindo
	Slide 36: Splicing alternativo
	Slide 37: Splicing alternativo
	Slide 38: Encaminhamento do RNA