SEMANA 06 Sintese proteica

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<p>SEMANA 06 – SINTESE PROTEICA</p><p>ESTRUTURA E TRANSCRIÇÃO DO RNA</p><p>Transcrição: É o meio pelo qual as células leem ou expressam as instruções genéticas de seus genes.</p><p>1. Muitas cópias idênticas de RNA podem ser produzidas a partir do mesmo gene</p><p>2. Cada molécula de RNA pode direcionar a síntese de várias moléculas idênticas de proteína, assim, quando necessário, as células sintetizam de forma rápida grande quantidades de proteínas.</p><p>3. Cada gene também pode ser transcrito e traduzido sob diferentes taxas, permitindo a síntese de grandes quantidades de certas proteínas e mínimas quantidades de outras de acordo com a necessidade do sistema biológico.</p><p>Antes da síntese de determinada proteína, a molécula de RNA mensageiro (mRNA) transcrita a partir do DNA deve ser produzida por transcrição.</p><p>Principal enzima atuante nesse processo é a RNA polimerase .</p><p>Funções da RNA polimerase:</p><p>Iniciar o processo de transcrição em regiões específicas do DNA,</p><p>Sintetizar o RNA pela extensão da cadeia,</p><p>Finalizar em um terminador e liberar tanto o DNA-molde quanto a molécula de mRNA finalizada.</p><p>EM CELULAS EUCARIONTES:</p><p>Processo é mais complexo e existem e RNA polimerase, I, II e III.</p><p>O RNAm em eucariotos é sintetizado pela RNA polimerase II, e necessita de fatores de transcrição sob um DNA-molde e de outras proteínas acessórias modificadoras da cromatina para acessar o DNA -alvo.</p><p>A estrutura dos genes permite o fluxo da informação genética</p><p>As moléculas de DNA tem centenas de milhares de genes.</p><p>GENE: Contêm as informações biológicas que devem ser copiadas com precisão para serem transmitidas às próximas gerações cada vez que a célula se divide para formar duas células-filhas. O gene também pode ser definido como um segmento de DNA utilizado como molde para sintetizar uma molécula de RNA complementar funcional.</p><p>A maioria dos genes gera RNA que servirá como molde para a produção de um polipeptídio. Porém, nem todo o DNA é composto por genes: no genoma humano, estima-se que menos de 10% do DNA do genoma é formado por genes. A maior parte do DNA é constituída de sequências não codificadoras de produto gênico.</p><p>Estrutura dos genes:</p><p>Nos eucariotos são organizados em ÉXONS (sequências de DNA codificadoras de proteínas presentes no RNAm maturado) e ÍNTRONS ( sequências não codificadoras que serão eliminadas durante a maturação do mRNA).</p><p>Além das sequências codificadoras, os genes eucarióticos têm muitas sequências não traduzidas (UTRs), com funções reguladoras de outros genes e regiões especiais localizadas no início de um gene, chamadas de promotor.</p><p>Promotores: São sequência de DNA sinalizadoras para o início da transcrição de um gene, estão localizados perto do sítio de início da transcrição de genes, contém um padrão de bases conhecido como Sequência Consenso que é inicialmente reconhecido por fatores de transcrição que se ligam ao DNA e RNA polimerase formando um complexo.</p><p>Sequências-consenso: São sequências básica que estão presentes em todos os promotores. Essas sequências de DNA sinalizadoras podem ser definidas em termos de uma sequência ideal que apresenta cada uma das bases que estão presentes com maior frequência em cada uma das posições, mas não obrigatoriamente em todas as sequências. Para que uma sequência seja aceita como consenso, elas devem ser alinhadas e comparadas, cada base em particular deve ser predominante em sua posição, tendo apenas poucas substituições, não mais que uma ou duas.</p><p>DE MODO GERAL: Para a transcrição acontecer, a enzima que sintetiza o RNA, conhecido como RNA polimerase, deve se anexar ao DNA perto de um gene. Promotores contêm sequências de DNA específicas como sequências consenso, que fornecem um sítio seguro de ligação para a RNA polimerase e para proteínas chamadas fatores de transcrição que recrutam a RNA polimerase. Estes fatores de transcrição têm sequências ativadoras ou repressoras de aminoácidos que se anexam a promotores específicos e regulam a expressão do gene.</p><p>PROMOTOR PROCARIOTES: Há 4 caracteristicas conservadas.</p><p>1. O sítio de início de transcrição, que em geral é uma purina ( intitulada +1),</p><p>2. O TATA box, que é uma região de seis pares de bases ao redor do sítio –10, cuja sequência consenso é TATAAT,</p><p>3. Uma sequência-consenso TTGACA localizada ao redor do sítio –35;</p><p>4. E a distância entre os sítios –10 e –35, corresponde de 16–18 pares de base que é crítica para a ligação da enzima que efetua a transcrição, a RNA-polimerase.</p><p>Já foram identificadas outras sequências específicas do promotor, sendo as mais comuns: GC, TATA e CAAT. O promotor circunda o primeiro par de bases que é transcrito em RNA, o códon iniciador e o códon finalizador indica término da transcrição.</p><p>A conservação de curtas sequências-consenso em sítios reguladores do gene é uma característica tanto de genes procarióticos quanto eucariontes. Mas as sequências e o número das sequências-consenso são diferentes entre as classes. Genes eucariontes codifica mais de um transcrito. Isso é possível por meio da soma de dois fatores. Primeiro, muitos genes têm mais de um promotor; segundo, o processamento posterior produz mRNA, nos quais alguns éxons são variavelmente incluídos ou excluídos dependendo do processamento pós-transcrição. Devido diferenças na quantidade de DNA intercalante entre os genes, os tamanhos dos genomas variam bastante.</p><p>ATENÇÃO: O dogma central da biologia molecular é que as informações genéticas fluem de DNA para DNA durante a replicação do cromossomo, do DNA para o RNA durante a transcrição e do RNA para a proteína durante a tradução. A transcrição é a síntese de um transcrito de RNA complementar a partir do filamento de DNA de um gene.</p><p>A dinâmica da expressão gênica: Estrutura dos ácidos nucleicos</p><p>O primeiro passo executado pela célula para ler a informação necessária a partir de suas instruções genéticas é a cópia de uma parcela específica da sequência de nucleotídeos do DNA – UM GENE – sob a forma de uma sequência de nucleotídeos de RNA. Os ácidos nucleicos são constituídos de sequências de nucleotídeos.</p><p>O nucleotídeo é formado por: uma base nitrogenada: purina (adenina ou guanina) ou uma pirimidina (timina ou citosina, no DNA; uracil ou citosina, no RNA), um açúcar (pentose: desoxirribose ( DNA) e ribose( RNA)) e um grupo fosfato. De acordo com a pentose que apresentam, os ácidos nucleicos são de dois tipos: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico), que contém uracila no lugar da timina. O grupo fosfato é invariável tanto em RNA e DNA. O DNA encontra se nos cromossomos e o RNA é encontrado no nucléolo (estrutura nuclear) e no citoplasma, havendo muito pouco nos cromossomos. Quanto a estrutura, o RNA fita simples de nucleotideos e DNA fita dupla. O DNA codifica uma cadeia polipeptídica, enquanto o RNA utiliza essa informação.</p><p>CLASSES DE RNA: Duas distintas</p><p>RNA mensageiro: Contém a informação genética para a síntese de proteína.</p><p>RNA funcionais: moléculas realizam funções biológicas na forma de RNA, ou seja, o próprio RNA é o produto final. Os mais conhecidos são:</p><p>RNA ribossômico (RNAr): Componente dos ribossomos, atua na tradução.</p><p>RNA transportador (RNAt): Transporta aminoácidos do citoplasma para o RNAm nos ribossomos, atua na tradução.</p><p>Outras variedades de RNA atuam no processamento do RNAm e são chamadas de pequenos RNA nucleares (são importante na regulação da expressão gênica e na inibição da atividade de elementos de transposição).</p><p>RNA POLIMERASE ( enzimas complexas formadas por múltiplas cadeias polipeptidicas:</p><p>São enzimas que catalisam a síntese de RNA, tendo como molde uma fita de DNA – processos denominados de transcrição. Ao contrário das DNA-polimerases, as RNA-polimerases são capazes de iniciar uma nova cadeia de RNA a partir de um molde de DNA, sem a necessidade de um primer ou iniciador.</p><p>Procariotos: Apenas 1 enzima de RNA-polimerase</p><p>Eucariotos: Possuem 3 enzimas de RNA-polimerase mais complexas ( e RNA-polimerase I, II e III)</p><p>O núcleo enzimático da RNA-polimerase é capaz de iniciar a transcrição em qualquer ponto da molécula de DNA. Porém,</p><p>na célula ela só inicia a transcrição em local correto, nas sequências promotoras, se o fator sigma estiver presente. O fator sigma se desprende do núcleo enzimático assim que o fragmento de RNA for maior que 8-10 pares de bases e a síntese de RNA continua tendo o DNA como molde.</p><p>A RNA-polimerase dos procariotos é capaz de reconhecer e se ligar ao sítio promotor sozinha, A RNA-polimerases dos eucariontes necessitam de ajuda de várias proteínas adicionais chamadas de fatores de transcrição basais ou fatores gerais de transcrição (GTFs), as quais devem estar ligadas anteriormente à sequência promotora para possibilitar o posicionamento da polimerase e garantir a iniciação eficiente da transcrição.</p><p>A RNA-polimerase I sintetiza a molécula precursora de três dos quatro tipos de RNAr (28S, 18S, 5 S e 8S).</p><p>A RNA-polimerase II transcreve genes cujos RNA serão traduzidos em proteínas (RNAm) e precursores de microRNA.</p><p>A RNA-polimerase III sintetiza o RNAr 5S, os RNAt e uma variedade de snRNA.</p><p>As células contem milhares de RNAs polimerase, suas concentrações são reguladas de acordo com a taxa de crescimento da célula.</p><p>Função da RNA polimerase É formar uma nova fita usando uma das fitas do DNA como molde. Essa nova fita de RNA será idêntica em sequência contida no DNA, exceto por conter a base nitrogenada uracila no lugar de timina. Uma das fitas é denomina fita codificadora e é complementar à outra fita do DNA, a fita-molde que fornece o molde para sua síntese.</p><p>Etapas da transcrição:</p><p>1- A enzima RNA-polimerase II se liga à região promotora: GC, TATA e CAAT.</p><p>2- Em seguida está o primeiro par de bases que é transcrito em RNA, o códon iniciador ( AUG- metionina), ponto de partida em que a RNA-polimerase II se move ao longo da fita-molde até atingir um códon finalizador ( UAA, UAG, UGA).</p><p>O produto imediato da transcrição é denominado transcrito primário ou pré́-mRNA, consistindo em um RNA que se estende do códon iniciador ao códon finalizador, na direção 5´-3´. Esse transcrito primário é muito instável em procariotos e rapidamente modificado em mRNA ou clivado em produtos maduros (rRNA e tRNA). Em eucariotos, sofre várias modificações em suas extremidades, dando origem ao mRNA. Todo o processo de transcrição ocorre no núcleo e a expressão gênica controla a transcrição e geralmente ocorre via proteínas reguladoras que determinam se um gene específico está disponível para ser transcrito.</p><p>Transcrição possui 3 etapas: RECONHECIMENTO DO MOLDE, INICIAÇÃO, ALONGAMENTO E TERMINO</p><p>Reconhecimento do molde: começa com a ligação dos fatores gerais de transcrição que sinalizam para a chegada da RNA-polimerase II ao sítio promotor do gene. Nesse local, a dupla-hélice do DNA se desenrola e se separa para constituir o molde, criando-se a bolha de transcrição.</p><p>Início ou iniciação: Sintetiza e libera as primeiras sequências com dois a nove nucleotídeos, termina quando a enzima se libera do promotor e a fita ultrapassa o comprimento mencionado.O promotor é caracterizado por uma sequência de DNA necessária para que a RNA-polimerase II se ligue ao molde e realize a reação de início.</p><p>Alongamento: a RNA-polimerase II alonga a fita de RNA enquanto desliza pela fita-molde; ela também abre continuamente a fita e pareia os nucleotídeos da fita de RNA em crescimento, atrás dessa região desenrolada, a fita-molde de DNA pareia com sua fita complementar, formando novamente a dupla-hélice. Finalmente, o RNA emerge como uma fita simples livre.</p><p>Término: Sequências chamadas finalizadores sinalizam que o transcrito de RNA está completo. Uma vez transcritos os finalizadores, o transcrito se libera da RNA polimerase.</p><p>Durante a tradução, a configuração do RNAm torna-o apto a reconhecer e se ligar a aminoácidos por uma de suas extremidades, transportando-os para o ribossomo, e a códons determinados no mRNA, pela outra extremidade. Algumas das bases do tRNA estabelecem ligações fracas entre si, fazendo com que esse tRNA forme alças com aspecto de folha de trevo. Cada aminoácido tem um ou mais tRNA que lhe são específicos. Tal especificidade depende de uma série de enzimas complexas, as aminoacil-tRNA-sintetases, havendo uma dessas para cada aminoácido. Em uma das alças do tRNA existe uma sequência de três bases que são complementares a um conjunto de igual número de bases no mRNA. As bases do mRNA denominam-se códon, a junção de três bases nitrogenadas determinam um códon, enquanto as do tRNA têm o anticódon complementar. Este último é o responsável pelo reconhecimento do códon correto. O tRNA carregando um aminoácido é denominado aminoacil-tRNA.</p><p>Principal motivo da transcrição: É obter uma molécula contendo a informação genética do núcleo que possa atuar no citoplasma.</p><p>Antes de sair do núcleo como mRNA, o pré-mRNA sofre várias modificações, conjuntamente denominadas processamento pós-transcricional. Durante o processamento, pode ocorrer o capping, isto é, a adição de um nucleotídeo específico modificado (uma guanina metilada), denominado de 7-metilguanosina, trifosfato de guanosina ou CAP (capuz), à extremidade 5´ do mRNA, no núcleo CAP 5’. O CAP5’ é responsável por proteger o RNAm de ser quebrado pelas exonucleases celulares endogenas, auxilia no seu transporte para o citoplasma e auxilia o ribossomo a se ligar ao RNAm e começar a leitura para fazer uma proteína.</p><p>Outra modificação pós-transcricional do mRNA é a adição de aproximadamente 200 nucleotídeos de adenina à sua extremidade 3´ (poliadenilação), constituindo a chamada sequência poli-A, ou cauda poli-A. Quando uma sequência chamada sinal de poliadenilação aparece em uma molécula de RNA durante a transcrição, uma enzima corta o RNA em dois naquele ponto. Outra enzima adiciona aproximadamente   100-200    nucleotídeos de adenina (A) para cotar o final, formando uma cauda poli-A. A cauda torna o transcrito mais estável e ajuda a exportá-lo do núcleo para o citosol. A perda da sequência poli-A pode desencadear a degradação do mRNA.</p><p>PROCESSAMENTO DO RNA</p><p>O processamento do RNA por meio de splicing consiste na remoção de todos os íntrons do pré-mRNA e junção dos éxons não contíguos, formando uma molécula de mRNA muito menor, funcional, e portando uma sequência codificadora ininterrupta composta só de éxons. Somente após esse processamento, o RNAm maduro deixa o núcleo pelos poros da membrana nuclear e se localiza junto aos ribossomos, no citoplasma. Os íntrons podem ser classificados em diversos grupos, de acordo com os mecanismos de splicing.</p><p>Os íntrons do grupo I, que fazem parte do transcrito primário dos RNA ribossômicos, não precisam de componentes adicionais para sua excisão, pois são dotados de autoexcisão.</p><p>Os íntrons do grupo II, que fazem parte dos transcritos primários dos mRNA e dos tRNA produzidos nas mitocôndrias, também são dotados de autoexcisão.</p><p>Os íntrons do grupo III, que fazem parte do transcrito primário do mRNA proveniente do núcleo, são maiores dos que os dos grupos anteriores e são mais abundantes e sua remoção necessita de um mecanismo muito mais complexo.</p><p>Nos diferentes organismos existem diferentes tipos de slincing, nos eucariotos superiores os íntrons apresentam pequenas sequências de nucleotídeos iguais ou muito semelhantes, situadas nas suas extremidades ou próximas a elas, denominadas pequenas sequências de consenso (assim chamadas por serem comuns a todos os genes eucariotos), que atuam como sinal para a sua remoção. A presença desses nucleotídeos nas duas primeiras posições (GU no RNA, GT no DNA) e nas duas últimas (AG em ambos) dos introns é denominada regra GU-AG (originalmente chamada regra GT-AG). Essas e outras sequências de consenso dos íntrons atraem moléculas específicas denominado spliceossomo. A função dos spliceossomos é aproximar as duas extremidades de um íntron para removê-lo. O DNA não tem OH no carbono 2 da adenosina, o que é necessário para formar o laço. Por essa razão o splicing acontece apenas com o RNA. O splicing representa uma das formas de regulação potencial da expressão gênica em eucariotos.</p><p>FIQUE ATENTO:</p><p>INTRON:</p><p>Sequência não codificante de um transcrito primário que é removida do transcrito durante o processamento do RNA. Também se refere à região do DNA de onde essa sequência foi transcrita.</p><p>EXON: Sequência dentro de um transcrito primário que permanece no RNA mesmo após seu processamento. Também se refere à região do DNA da qual essa sequência foi transcrita. SPLICEOSSOMO: grande complexo composto de proteínas e moléculas de RNA que une o RNA por meio da reação com as terminações de um íntron, liberando-o e unindo os dois éxons adjacentes.</p><p>image2.jpeg</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p><p>image1.jpeg</p>