Transcrição - processamento e splicing

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PROCESSAMENTO DO mRNA 
• A transcrição ocorre no núcleo, mas a síntese de proteínas ocorre nos ribossomos, que se encontram no citoplasma 
• Para que um mRNA possa ser traduzido, ele deverá ser transportado para fora do núcleo por pequenos poros existentes no envelope nuclear 
• Essas reações ocorrem quando o RNA ainda está sendo transcrito 
• As enzimas responsáveis pelo processamento do RNA são transportadas sobre a cauda fosforilada da RNA 
Polimerase II conforme ela sintetiza uma molécula de RNA e processam o transcrito à medida que ele emerge 
da polimerase 
o A fosforilação da cauda da RNA Polimerase II (Domínio C-Terminal CTD) permite o arranjo das 
proteínas de processamento do RNA 
o O CTD funciona como um sitio de ligação para os complexos enzimáticos envolvidos no 
processamento do mRNA 
▪ A associação dessas enzimas de processamento ao CTD da polimerase II é responsável pela 
sua especificidade no processamento do mRNA 
o Um novo conjunto de proteínas na cauda da polimerase atua no alongamento da transcrição e no 
processamento do mRNA 
o A polimerase não somente transcreve DNA em RNA, mas também transporta proteínas 
processadoras de RNA em sua cauda 
CAPEAMENTO E POLIADENILAÇÃO 
 
 
• CAPEAMENTO 
o Primeiro há a modificação da extremidade do 5’ do transcrito pela adição de uma estrutura 
▪ Cap de 7-metilguanosina ⇾ consiste em nucleotídeo de guanina modificado 
▪ O cap é adicionado após a transcrição dos primeiros 20-30 (25) nucleotídeos do RNA 
o A colocação do cap é iniciada pela adição de um GTP, em orientação reversa, no 5’ terminal do RNA 
▪ Grupos de metila são adicionados a este resíduo de G e às riboses de um ou dois nucleotídeos 
de 5’ da cadeia de RNA 
▪ Fosfatase – remove um fosfato da extremidade 5’ do RNA nascente 
▪ Guaniltransferase – ligação 5’ para 3’ em vez de 3’⇾ 5’ 
o No núcleo, o cap se liga a um complexo proteico denominado complexo de ligação ao cap (CBC) 
o O cap 5’ estabiliza o RNA, assim como alinha os mRNAs durante a tradução 
 
 
• POLIADENIZAÇÃO 
o A extremidade 3’ não é determinada pelo termino da transcrição, mas pela clivagem do transcrito primário e adição de uma cauda 
de poli-A 
o Os sinais para a poliadenização 
▪ Hexanucleotídeo altamente conservado – AAUAAA 
• É reconhecido por uma série de proteínas de ligação ao RNA e por 
enzimas do processamento do RNA 
▪ Elemento de sequência rico em GU de localização próxima à extremidade 3’ 
o As sequencias são reconhecidas por um complexo de proteínas 
▪ A endonuclease cliva a cadeia de RNA e a poli-A polimerase adiciona a cauda de 
poli-A 
o A clivagem e a poliadenização sinalizam o termino da transcrição, que ocorre a várias centenas de nucleotídeos após o sitio de 
adição da cauda de poli-A 
o A cauda de poli-A regula tanto a tradução quanto a estabilidade do mRNA 
o Uma vez que a clivagem da extremidade 3’ tenha ocorrido, o RNA recém sintetizado 
que emerge das polimerases não apresenta o cap 5’ 
o Esse RNA desprotegido é rapidamente degradado por uma exonuclease 5’-3’ 
presente na cauda da polimerase 
o Essa degradação interrompe e finaliza a transcrição 
o Poliadenilação ⇾ fim da transcrição 
 
 
 
 
 
- CPSF: fator de especificidade de clivagem e poliadenização 
- CstF: fator de estimulação da clivagem 
- Sinal de poliadenização 
- Sítio de poliadenização 
• Estas duas modificações – capeamento e poliadenização – aumentam a estabilidade de um mRNA, facilitando a exportação do núcleo para o 
citoplasma, e também são utilizadas pela maquinaria de síntese de proteínas, antes do início, como um indicador de que ambas as extremidades 
do mRNA estão presentes e de que essa mensagem está completa. 
 
SPLICING DO RNA 
• A maioria dos genes que codificam proteínas tem suas sequencias codificadoras interrompidas por sequências não intervenientes longas e não 
codificadoras – íntrons 
• As porções codificadoras dispersas (ÉXONS), são mais curtas do que os íntrons e representam uma pequena fração do gene 
• Os íntrons são removidos de pré-mRNA pelo splicing 
SPLICING 
• Remover as sequencias de íntrons de pré-mRNA recentemente transcritos e união dos éxons 
• Como a célula determina quais segmentos do transcrito de RNA serão removidos durante o splicing? 
o Cada íntron contem poucas sequências nucleotídicas curtas essenciais que direcionam sua remoção do pré-RNA 
o Essas sequencias se encontram nos limites dos íntrons ou próximas a eles 
o Guiada por essas sequencias, a maquinaria de splicing remove o íntron sob a forma de uma estrutura em laço 
• O splicing é realizado em grande parte por moléculas de RNA, em vez de proteínas 
o Essas moléculas de RNA são chamadas de snRNAs (pequenos RNAs nucleares), estão unidas a proteínas adicionais para formar as 
snRNPs (pequenas ribonucleoproteínas nucleares) 
• As snRNPs reconhecem sequencias de sítios de splicing pelo pareamento de bases complementares entre os seus componentes de RNA e as 
sequencias no pré-RNAm 
o U1, U2, U4, U5, U6 
o Cada uma das U1, U2 e U5 contém uma única molécula de snRNA 
o U4, U5 estão complexados um com o outro em uma única snRNP 
• O splicing ocorre nos splicessomos 
o Grandes complexos compostos de proteínas e de RNA 
 
 
• A primeira etapa envolve a clivagem junto ao sitio 5’ de splicing e 
a união da extremidade 5’ do íntron com um A no interior dele 
(ponto de ramificação) – gera um intermediário em forma de laço, 
no qual o íntron forma uma alça 
• A segunda etapa é a clivagem junto ao sitio 3’ de splicing e a 
ligação simultânea dos éxons, resultando na remoção do íntron 
sob a forma de uma estrutura em laço 
 
• GU – Início do íntron 
• AG – final do íntron 
• A – Ponto de ramificação 
Três sequências de nucleotídeos 
• Sequência do sitio 5’ de splicing 
• Sequência do sitio 3’ de splicing 
• Sequencias dentro do íntron junto ao ponto de ramificação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Fatores de splicing (Proteínas SR) 
o Ligam-se a cada sequência de éxon no pré-mRNA e, dessa forma, ajudam 
a guiar as snRNPs para os limites adequados entre Íntron/éxon 
 
 
 
 
AUTO-SPLICING 
 
 
 
SPLICING ALTERNATIVO DO RNA 
• É a possibilidade de juntar éxons em combinações variadas para 
fornecer uma nova maneira de controlar a expressão gênica pela 
geração de múltiplos RNAs a partir do mesmo pré-mRNA 
• Aumenta consideravelmente a diversidade das proteínas que 
podem ser codificadas 
• Processamento do transcrito do RNA de diferentes maneiras e 
desse modo fazer diferentes cadeias polipeptídicas a partir do 
mesmo gene 
 
 
 
 
 
EDIÇÃO DO mRNA 
• Se refere aos eventos de processamento do RNA que alteram as sequencias codificantes de alguns mRNA 
• Alteração das sequencias de nucleotídeos após a transcrição já ter ocorrido 
• Dois tipos principais 
o Desaminação da adenina para formar inosina 
o Desaminação da citosina para formar uracila 
 
 
⇾ edição do mRNA para apolipoproteína B, a qual transporta lipídeos no 
sangue 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEGRADAÇÃO DE RNA 
• Apenas quando as proteínas presentes sobre uma molécula de mRNA coletivamente indicarem que o processamento foi adequadamente 
finalizado e que o mRNA será exportado para o núcleo rumo ao citosol 
• Degradação via exossomo nuclear 
• Exonucleases de RNA 3’ – 5’ 
o Essas extremidades dos mRNA processados são protegidos pelo cap e pela poliadenilação, portanto, as extremidades desprotegidas dos 
íntrons são identificadas e degradadas 
TRANSPORTE DO mRNA 
• O transporte de mRNA para o citoplasma, onde os mRNAs são traduzidos em proteína, é altamente seletivo 
o Apenas mRNA processados corretamente são exportados 
• Esse transporte seletivo é mediado por complexos do poro nuclear 
o Conectam o nucleoplasma ao citosol e agem como portões que controlam as macromoléculas que podem entrar ou sair do núcleo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Umconjunto especializado de proteínas de ligação ao RNA sinaliza que o mRNA maduro está pronto para ser exportado ao citosol 
 
 
o Conjunto apropriado de proteínas: 
▪ Proteínas de ligação à poli-A 
▪ Complexo de ligação ao cap 
▪ Proteínas que marcam RNAs que sofreram 
splicing total 
 
 
 
 
DEGRADAÇÃO DO RNA NO CITOPLASMA 
• Decaimento do mRNA mediado por ausência de sentido 
o A estabilidade de um mRNA no citosol, a eficiência sob a qual ele será traduzido em proteína e seu destino definitivo no citosol podem 
ser determinados pelas proteínas adquiridas no núcleo e que permanecem ligadas ao RNA após ele deixar o compartimento nuclear 
 
 
INTERFERÊNCIA DE RNA (iRNA) 
• Fenômeno pelo qual pequenos RNAs não codificadores podem inibir a tradução ou induzir a degradação de um mRNA homólogo (complementar) 
• Também pode inibir a transcrição 
• A interferência por RNA (iRNA) é um mecanismo celular responsável pelo silenciamento gênico pós-transcricional 
 
 
 
MICRO RNA (miRNA) 
• Características do miRNA 
o Único miRNA pode regular um conjunto inteiro de mRNAs diferentes 
o A regulação por miRNA pode ser combinatória 
o Um miRNA ocupa um espaço relativamente pequeno no genoma quando comparado a uma proteína 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PEQUENOS RNAs DE INTERFERÊNCIA (siRNAs) 
• snRNAs e a destruição de RNAs de fita dupla estranhos 
• RNAs de interferência de fita simples são gerados a partir de RNAs de fita dupla 
• Eles localizam os RNAs-alvos por meio de pareamento de bases e, nesse ponto, vários destinos são possíveis 
• Em mamíferos, um sistema baseado em proteínas assumiu em grande parte a tarefa de lutar contra os vírus