Transcrição do RNA em eucariotos 15 05 23

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TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS E PROCESSAMENTO DO 
RNA 
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Universidade Federal do Rio Grande
Instituto de Ciências Biológicas (ICB)
Disciplina de Biologia Molecular 16203
Profª Dra. Natasha Rodrigues de Oliveira
Dogma central da Biologia Molecular
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TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS 
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Transcrição
• É o processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da
informação contida na sequência de nucleotídeos de uma molécula de
DNA de fita dupla
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• Procarioto x Eucarioto
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Procariotos - RNA é produzido e processado no citoplasma
Eucariotos – pré-mRNA é produzido no núcleo, processado e o RNA maduro é enviado para o citoplasma
Fonte: Google imagens
Transcrição - características
• Separação das fitas de DNA
• 1 fita será o molde
• Outra será a fita codificadora/RNA like/não molde
• Bases no transcrito e no molde são complementares
• Fita de RNA é igual a fita codificadora (T → U)
• Mesma polaridade
• A síntese do RNA é sempre no sentido 5′-3′
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O sentido da transcrição é sempre o
mesmo em relação a qualquer gene e 
tem início a partir da extremidade 3′ do 
DNA molde .
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Componentes da transcrição
• Molde de DNA
• Matérias-primas (trifosfato de ribonucleotídio) necessárias para construir uma 
molécula de RNA. 
• O aparato basal de transcrição, com as proteínas necessárias para catalisar 
a síntese de RNA (RNAP + proteínas acessórias)
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Tipos de RNAs em eucariotos
• Estrutura determina sua função:
• mRNA→ produção de proteínas
• RNAs Funcionais:
• tRNA
• rRNA
• snRNA
• snoRNA
• miRNA
• siRNA
• piRNA
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Tipos de RNAs em eucariotos 
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
RNA polimerase (RNAP) Eucariótica
• Complexo proteico multimérico com várias subunidades
• 3 tipos em todos os eucariotos:
• RNAP I (rRNA), II (hnRNA→ mRNA) e III (tRNA)
• Catalisam a síntese de todas as classes de RNA eucarioto
• Em plantas: RNAP IV e RNAP V
• metilação do DNA e estrutura da cromatina
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Fonte: Biologia Molecular – Princípios e técnicas (Cox & Dougna, 2014)
RNA polimerase (RNAP) Eucariótica
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
RNAP eucariótica
• Cada RNAP transcreve uma classe diferente de RNA e identifica um tipo 
diferente de promotor
• Identificação do promotor → proteínas acessórias 
• Se ligam ao promotor e então recrutam uma RNAP (I, II ou III)
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Fatores de transcrição gerais + RNAP → aparato basal de transcrição (iniciam níveis mínimos 
de transcrição)
Ativadoras de transcrição + DNA → ↑ níveis de transcrição via montagem do aparato basal no 
sítio de início
Relembrando - Regiões de um gene procariótico
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Regiões de um gene eucariótico
Éxons: regiões codificadoras
Íntrons: regiões não codificadoras (raros em procariotos)
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Colinearidade
Maioria dos genes eucarióticos
não tem colinearidade - íntrons
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Regiões de um gene eucariótico
• A não colinearidade dos genes eucarióticos foi 
descoberta pela hibridização do DNA e do mRNA
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Impacto da fala de colinearidade em eucariotos
• Células eucarióticas têm muito mais DNA do que necessário para codificar as proteínas;
• Nem todos os genes são contínuos; 
• Muitos genes eucarióticos têm éxons e íntrons;
• O DNA é muito maior que o mRNA; 
• Remoção dos íntrons → Modificações pós-transcrionais. 
• Essencial para a síntese adequada das proteínas 
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Fonte: Fundamentos de Genética. -7ª ed. (SNUSTAD, 2017)
Promotores eucarióticos - RNAPII
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• Promotor de RNAPII
• 2 regiões: Cerne + Regulador
• Cerne - TATA box (−25 a −30 pb upstream) 
• Regulador (upstream do cerne) – várias sequências consenso ≠
• Ligação das proteínas ativadoras de transcrição no regulador
OU
• Sequências mais distantes
Acentuadores (enhancers).
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Acentuadores (enhancers)
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DNA entre o acentuador e o promotor faz uma alça;
As proteínas ativadoras de transcrição ligadas ao 
acentuador podem interagir com o maquinário basal de 
transcrição no cerne do promotor. 
Fonte: Biologia Molecular – Princípios e técnicas (Cox & Dougna, 2014)
Promotores eucarióticos RNAP I e III
• RNAP I e III - identificam promotores diferentes de RNAP II
• rRNA e tRNA: promotores internos que estão downstream do sítio de início 
e são transcritos em RNA.
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Fonte: Biologia Molecular – Princípios e técnicas (Cox & Dougna, 2014)
Fases da transcrição
• Iniciação: reconhecimento de sequência específica no DNA
• Alongamento: incorporação dos ribonucleotídeos
• Terminação: interrupção da síntese pelo reconhecimento de terminadores
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Fonte: Fundamentos de Genética. -7ª ed. (SNUSTAD, 2017)
Iniciação
• Montagem do maquinário de transcrição no promotor:
• RNAPII + FTs (+50 polipeptídios)
• TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF e TFIIH 
• Proteínas reguladoras se ligam ao DNA próximo do cerne promotor 
• Modificação da estrutura da cromatina 
• TFIID (9 polipeptídios) + TATA box:
• TBP (desenrola o DNA parcialmente)
Ligação de outros FTs
• Posicionamento da RNAPII sobre o sítio de início da transcrição 
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complexo de
pré-início 
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Iniciação
RNAPII
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Iniciação
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Fonte: Fundamentos de Genética. -7ª ed. (SNUSTAD, 2017)
Iniciação RNAPII
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Iniciação RNAPIII
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Iniciação
• DNA de fita simples + sítio ativo RNAPII → Complexo aberto (Bolha de 
transcrição)
• Iniciação Abortiva (até 30 pb de RNA)
• RNAPII deixa o promotor 
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Importância dos FTs
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Fonte: Biologia Molecular – Princípios e técnicas (Cox & Dougna, 2014)
Alongamento/Extensão
• FTs no promotor ficam livres para se ligarem a outra RNAPII
• DNA na fenda da RNAPII mantido por “pinças”
• A transcrição prossegue mantendo 8 nucleotídeos de RNA pareados com o DNA- duplex em 
ângulo reto).
• Parede de aminoácidos 
• Adição dos novos nucleotídeos à extremidade 3′ 
da molécula de RNA crescente
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Alongamento/Extensão
• Na medida em que a cadeia de hnRNA é alongada em sua extremidade 3′, a extremidade 5′ é
adicionalmente liberada da RNAP
• Ribonucleotídios são incorporados à cadeia de
hnRNA em crescimento
• Processo não é concomitante a tradução
como em procariotos
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Fonte: Fundamentos de Genética. -7ª ed. (SNUSTAD, 2017)
Alongamento/Extensão
• Distintos canais na RNAP permitem 
que o DNA entre como uma fita dupla 
e separe-se dentro da RNAP de modo 
que 8 pb se formem entre a fita-molde 
e o transcrito de RNA crescente 
(duplex DNA:RNA).
• Dois outros canais fornecem a 
entrada para os rNTPs e a saída para 
o transcrito. 
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Fonte: Biologia Molecular – Princípios e técnicas (Cox & Dougna, 2014)
Terminação
• ≠ mecanismos de término para cada RNAP
• RNAPI → fator de término semelhante a proteína Rho (mas liga-se a uma sequência DNA downstream do sítio de término)
• RNAPIII → transcreve sequência terminadora (nucleotídeos uracila no RNA)
• RNAPII → não ocorre em sequências específicas
• continua a sintetizar RNA por centenas ou até milhares de nucleotídeos
• Clivagem que produz a extremidade 3‘ do hnRNA ocorre 11 a 30 nt downstream de uma sequência consenso (AAUAAA)
• Transcrição continua na extremidade 3′ da molécula presa a RNAPII
• Gera 2 RNAs:
• 1º hnRNA → mRNA → proteína
• 2° hnRNA → com extremidade 5′ se arrastando para fora da RNAPII
• Enzima Rat1 se prende à extremidade 5′do 2º hnRNA → “mastiga” o hnRNA
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Terminação
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Clivagem que produz a
extremidade 3‘ do hnRNA
ocorre 11 a 30 nt downstream
de uma sequência consenso
(AAUAAA)
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Terminação
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Fonte: Fundamentos de Genética. -7ª ed. (SNUSTAD, 2017)
Processamento do tRNA
• Transcritos como precursores maiores que são então clivados, aparados e modificados para 
produzir tRNAs maduros - aparo.
• Adição de bases modificadas raras (ribotimina, pseudouridina, etc…)
• Adição de CCA nas extremidades 3′
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Transcrição em eucariotos 
Vídeo Transcrição em eucariotos
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https://www.youtube.com/watch?v=SMtWv
DbfHLo&ab_channel=DNALearningCenter
https://www.youtube.com/watch?v=SMtWvDbfHLo&ab_channel=DNALearningCenter
PROCESSAMENTO DO RNA
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Processamento do pré-mRNA
Transcrito primário
Pré-RNA
Precursores de RNA
(hnRNA)
Processamento
RNAs funcionais 
(mRNA)
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• Essencial para a síntese adequada das proteínas 
Modificações pós-transcricionais
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Adição do CAP 5′ no pré-mRNA
• Nucleotídeo extra na extremidade 5′ do mRNA
• Grupos metila (CH3) na base no nucleotídeo recém-adicionado e no 
grupo 2′-OH do açúcar de um ou mais nucleotídeos na extremidade 5′
• ↑ estabilidade do mRNA
• proteção contra degradação
• Associação com os ribossomos
o que determina a sua tradução
• Participação na remoção dos íntrons
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Adição do CAP 5′ no pré-mRNA
Os caps de 7-MG são reconhecidos por fatores proteicos que 
participam da iniciação da tradução;
Ajudam a proteger as cadeias de hnRNA em crescimento 
contra a degradação por nucleases.
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Fonte: Fundamentos de Genética - 7ª ed.(SNUSTAD, 2017) 
* procariotos
Adição da cauda poli(A)
Adição de 50 a 250 ou + nucleotídeos A na extremidade 3´ → cauda poli(A)
Poliadenilação (poli-A polimerase) 
• Aumenta a estabilidade do mRNA (3' – 5' exonucleases)
• Facilita a fixação do ribossomo ao mRNA 
• Participa na exportação do mRNA para o citoplasma
• Reação requer sinais de poliadenilação upstream e downstream do sítio onde ocorre a clivagem: 
• Sequência consenso AAUAAA está 11 a 30 nucleotídeos upstream do sítio de clivagem
• Sequência rica em nucleotídeos uracila está stá downstream do sítio de clivagem
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Adição da cauda poli(A)
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Adição da cauda poli(A)
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Fonte: Fundamentos de Genética - 7ª ed.(SNUSTAD, 2017) 
Íntrons
• Quantidade/gene : 0 a 60
• Tamanho: <200 a + de 50.000 nucleotídeos
• Geralmente são mais longos que os éxons
• Maioria dos genes eucarióticos tem + íntrons que éxons
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Tipos de íntrons
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Splicing ou recomposição do RNA
● Remoção de íntrons por splicing ou recomposição do RNA (ocorre no núcleo)
● Splicing requer 3 sequências no íntron:
Sítio de splicing 5′
Sítio de splicing 3′ 
Ponto de ramificação ➝ Adenina localizada 18 a 40 nt upstream do sítio de 
splicing 3′
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maioria dos íntrons nos pré-mRNAs
começa com GU e termina com AG
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Splicing ou recomposição do RNA
• Ocorre no spliceossomo (300 proteínas)
snRNAs + proteínas = pequenas partículas de ribonucleoproteínas nucleares 
(snRNPs)
cada snRNP = 1 snRNA e múltiplas proteínas
existem cinco snRNPs (U1, U2, U4, U5 e U6)
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Processo de splicing
O pré-mRNA é unido em 2 etapas diferentes:
1- Pré-mRNA é cortado no sítio de splicing 5′
extremidade 5′ do íntron se prende ao ponto de ramificação (lariat)
2- Corte no sítio de splicing 3′ e, simultaneamente, surge uma ligação 
covalente entre a extremidade do éxon 1 (unida) e a extremidade 5′ do éxon 2 
O íntron é liberado como um lariat ➜ linearizado e degradado por enzimas nucleares
mRNA maduro composto por éxons unidos é exportado para o citoplasma
Tradução
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Processo de splicing
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Visão geral
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Processo de splicing
Participação das snRNPs
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Íntrons auto-splicing
Alguns íntrons têm a capacidade de se remover de uma 
molécula de RNA, 2 tipos:
● Grupo I: rRNA - se dobram em uma estrutura 
secundária comum com 9 hastes em alça 
● Grupo II: semelhante ao processo de spliceossomo 
nos genes nucleares - forma estrutura lariat
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Vias de processamento alternativas de splicing
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1 pré-mRNA é processado 
de diferentes maneiras 
para produzir tipos 
alternativos de mRNA, 
resultando na produção de 
diferentes proteínas a partir 
da mesma sequência de 
DNA
• Splicing alternativo
• Sítios de clivagem 3’ 
múltiplos
Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Splicing alternativo
Gene que codifica a calcitonina ➜
6 éxons e 5 íntrons
Células da glândula tireoide:
Exóns 1+2+3+4 = 
hormônio calcitonina (regula níveis 
de cálcio)
Células do cérebro:
Exóns 1+2+3+5+6 = 
peptídio relacionado com o gene da 
calcitonina (CGPR) (dilatação dos 
vasos sanguíneos e pode atuar na
transmissão da dor)
*enxaqueca
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Fonte: Genética – Um enfoque conceitual. - 5ª ed. (PIERCE, 2016)
Vias de processamento alternativas de splicing
Splicing alternativo
• O mesmo pré-mRNA pode ser
unido em mais de uma maneira
para gerar múltiplos mRNAs que
são traduzidos em diferentes
sequências de aminoácidos e
diferentes proteínas
Sítios de clivagem 3’ múltiplos
• Pode gerar múltiplos mRNAs de 
diferentes comprimentos. 
• O uso de um sítio de clivagem 
alternativo pode ou não produzir 
uma proteína diferente, 
dependendo se a posição do sítio 
estiver antes ou após o códon de 
término.
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Modificações pós-transcricionais em eucariotos
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Splicing
• Vídeo Splicing em eucariotos
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https://www.youtube.com/watch?v=aVgwr0QpYNE&ab_channel
=DNALearningCenter
https://www.youtube.com/watch?v=aVgwr0QpYNE&ab_channel=DNALearningCenter
Exercitando
O diagrama a seguir representa uma unidade de transcrição em uma molécula 
de DNA hipotética.
-Com base nas informações fornecidas, este DNA é bacteriano ou
eucariótico?
-Se esta molécula de DNA for transcrita, qual fita será a fita molde e qual será 
a fita não molde?
-Onde, aproximadamente, será o sítio de início da transcrição?
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Eucariótico porque contém íntrons e sequência TATA box característica de eucariotos
3’-5’ fita molde; 5’-3’ fita codificadora
Após o sítio do promotor
Exercitando
O diagrama a seguir representa uma das estruturas semelhantes à árvore de 
Natal, como na figura abaixo. Identifique as partes de a a i no diagrama.
a-Molécula de DNA.
b-Extremidades 5′ e 3′ da fita molde de DNA.
c-Pelo menos uma molécula de RNA.
d-As extremidades 5′ e 3′ de pelo menos uma molécula de RNA.
e-Sentido do movimento do aparato de transcrição na molécula de DNA.
f-Localização aproximada do promotor.
g-Possível localização de um terminador.
h-Sentidos upstream e downstream.
i-Moléculas de RNA polimerase (use pontos para representar essas moléculas)
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Exercitando
O diagrama a seguir representa uma das estruturas semelhantes à árvore de 
Natal, como na figura abaixo. Identifique as partes de a a i no diagrama.
a-Molécula de DNA.
b-Extremidades 5′ e 3′ da fita molde de DNA.
c-Pelo menos uma molécula de RNA.
d-As extremidades 5′ e 3′ de pelo menos uma molécula de RNA.
e-Sentido do movimento do aparato de transcrição na molécula de DNA.
f-Localização aproximada do promotor.
g-Possível localização de um terminador.
h-Sentidos upstream e downstream.
i-Moléculas de RNA polimerase (use pontos para representar essas moléculas)
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a
b-5´b-3´
d-5´
d-3´
c
e→
f
g
h← h→
i→
Exercitando
O queé um gene?
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Segmento de DNA que codifica para a produção de 
uma proteína ou uma molécula de RNA estável.
Exercitando
O Splicing alternativo resulta em:
a- Múltiplos genes de diferentes comprimentos.
b- Múltiplos pré-mRNAs de diferentes comprimentos.
c- Múltiplos mRNAs de diferentes comprimentos.
d- mRNAs que codificam diferentes proteínas
e- Todas as opções acima
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Bibliografia
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