Met AcNucleicos 2 - RNA

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Estrutura e síntese do RNA – 
Met. Ac. Nucl. II 
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Bibliografia 
Ø  Bioquímica Ilustrada 
l  Pamela C. Champe & Richard A. Harvey, 2a. Edição, 
cap. 31, p. 383 a 394 
l  P.Champe, R.A. Harvey, D.R.Ferrier 3a. Edição, cap. 
30. P. 413-428. 
l  Kamoun, P.; Lavoinne, A.; de Verneuil, H. Bioquímica 
e Biologia Molecular, Guanabara Koogan, 2006. 
 
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Tópicos 
I.  Visão Geral 
II.  Estrutura do RNA 
I.  RNA ribossômico 
II.  RNA de transferência 
III.  RNA mensageiro 
III.  Transcrição de genes procarióticos 
I.  Propriedades da RNA polimerase procariótica 
II.  Etapas na síntese de RNA 
I.  Iniciação 
I.  Caixa de Pribnow 
II.  Seqüência -35 
II.  Alongamento 
III.  Terminação 
I.  Terminação rô-independente 
II.  Terminação rô-dependente 
IV.  Ação dos antibióticos 4 
IV.  Transcrição de Genes eucarióticos 
I.  RNAs polimerases nucleares de células 
eucarióticas 
I.  RNA polimerase I 
II.  RNA polimerase II 
I.  Promotores para genes de classe II 
II.  Papel das seqüências de reforço na regulação dos 
genes eucarióticos 
III.  Inibidores da RNA polimerase II 
III.  RNA polimerase III 
II.  RNA polimerase mitocondrial 
 
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V.  Modificação pós transcricional do RNA 
I.  RNA ribossômico 
II.  RNA de transferência 
III.  RNA mensageiro 
I.  Adição da CAP 5’ 
II.  Adição de uma cauda poli-A 
III.  Remoção de introns 
 
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I - Visão geral 
Ø  O plano genético de um organismo está gravado na 
seqüência de DNA 
Ø  Através do RNA, que são as “cópias de trabalho”, é que o 
plano genético dos organismos será expresso. 
Ø  Transcrição: é o processo de cópia que utiliza uma das 
fitas do DNA como um molde, para sintetizar o RNA. 
Ø  O RNA mensageiro é que será traduzido em amino ácido 
para compor as cadeias polipeptídicas. 
Ø  Os outros RNAs, como por exemplo, RNA ribossômico, 
RNA de transferência, e outras moléculas de RNA 
menores tem funções: 
l  Estruturais e regulatórias, sem função na tradução como é o caso 
do mRNA 
 
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I - Visão geral 
Ø  A transcrição do RNA é muito seletiva, ou seja, algumas 
regiões do DNA são transcritas e outras não 
Ø  Sinais presentes nas seqüências nucleotídicas são, em 
parte, responsáveis por esta seletividade 
Ø  Estes sinais informam a RNA polimerase: 
l  Onde iniciar a transcrição 
l  Com que freqüência iniciar 
l  Onde interomper 
Ø  Outra característica importante é que podem sofrer 
modificações após a transcrição, com a função de 
transformar o transcrito inativo (cópia fiel do DNA) em 
uma molécula funcional. 
 
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II – Estrutura do RNA 
Ø Três tipos de RNA: 
l  RNA ribossômico (RNAr) 
l  RNA de transferência (RNAt) 
l  RNA mensageiro (RNAm) 
Ø Eucarióticos tem um RNA que 
desempenha função especializada: 
l  snRNA – small nuclear RNA – encontradas 
no NÚCLEO. 
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RNA Ribossômico - RNAr 
Ø  Constituem 80% do RNA da célula 
Ø  É encontrado associado a diferentes proteínas 
Ø  Formam estruturas complexas que atuam na síntese de 
proteínas 
Ø  Exitem TRES tamanhos distintos de RNAr em células 
PROCARIÓTICAS, que são produzidoa a partir de uma 
única molécula precurssora de RNA: 
l  23S (“S” unidade de SVEDBERG, relacionada ao peso 
molecular) 
l  16S 
l  5S 
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Ø  Exitem QUATRO tamanhos distintos de RNAr no citosol 
de células EUCARIÓTICAS: 
l  28S 
l  18S 
l  5,8S 
l  5S 
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BAÇO Gallus gallus RNA total - Lab. G.R.Bertani 
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RNA de transferência - RNAt 
Ø  Constiutem cerca de 15% do RNA celular 
Ø  É o menor entre as 3 principais espécies de RNA: 
l  4S – 74 a 95 resíduos de nucleotídeos 
Ø  Existe pelo menos uma molécula de RNAt para 
cada aminoácido (~20) 
Ø  As moleculas de RNAt contém bases incomuns e 
possuem pareamento de bases intracadeia 
Ø  Transporta o aminoácido específico ao sítio de 
síntese de proteína, onde reconhece o código 
genético, especificando a adição do aminoácido à 
cadeia polipeptídica em formação 
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RNA mensageiro (RNAm) 
Ø  Compreende 5% do RNA celular 
Ø  É o tipo mais heterogêneo de RNA em termos de 
tamanho 
Ø  Transporta a informação genética do DNA ao citosol 
onde é usado como molde para a síntese de proteínas 
Ø  EUCARIÓTICOS: 
l  Possui uma cauda poli-adelinada (poli-A) – extr. 3’ 
l  Molécula 7-metilguanosina está ligada na 
extremidade 5’ através de uma ligação trifosfato 
(ver Fig. 31-14) 
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III - Transcrição de genes procarióticos 
Ø  RNA polimerase procariótica 
l  Uma única RNA polimerase sintetiza todos os RNAs, com 
exeção da primase que sintetiza primers de RNA. 
l  Enzima de multisubunidades (2α, 1β, 1β’, 1σ - 2 alfa, 1 beta, 1 
beta’, 1 sigma) 
l  Reconhece seqüência de nucleotídeos (região promotora) 
l  Faz cópia de RNA complementar do molde de DNA 
l  Reconhece o fim da seqüência de DNA a ser transcrita 
(terminação) 
l  Note: um A no molde de DNA especifica um U no RNA 
Ø  Unidade de transcrição: estende-se da região promotora 
à terminação 
Ø  Transcrito primário: é o produto do processo de 
transcrição pela RNA polimerase 
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RNA polimerase (não está bem descrita no Pamela 
2a edição) 
Ø  Enzima central: 2α (alfa), 1 β, β’ (Pamela) – cataliticamente 
competente mas não reconhecem o promotor. Responsável pela 
atividade de RNA polimerase 5’---> 3’. 
Ø  Holoenzima apresenta 5 subunidades: 2 alfa, 1 beta, 1 beta’, 
Sigma. 
•  β’ (Beta’): é a maior (151kD), tem função de ligar-se ao DNA 
•  β (Beta): liga-se ao nucleotídeo tri-fosfato e interage com a σ 
(Sigma) 
•  σ (sigma): reconhece sequências específicas de DNA 
(promotor) que sinaliza o ponto inicial da transcrição. É 
fracamente ligada a enzima central. Sigma reconhece o 
promotor e é liberada assim que a transcrição inicia. Diferentes 
fatores Sigma reconhecem diferentes grupos de genes a serem 
transcritos. 
•  β e β’ (beta e beta’): formam o sítio catalítico – atividade 5’-3’ 
RNA polimerase 
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… RNA polimerase 
Ø  Fator de terminação: 
•  ρ (“rô”) dependente: depende do fator de terminação ρ 
•  ρ (“rô”) independente: a enzima RNA polimerase 
reconhece regiões específicas do DNA que sinalizam 
o final da transcrição (estruturas que lembram um 
grampo de cabelo – regiões rica em G:C) 
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Etapas da síntese de RNA 
1.  INICIAÇÃO: RNA polimerase se liga ao promotor e 
reconhece: 
a)  Caixa Pribnow: localizada 10 nucleotídeos à 
esquerda do sítio de iniciação. A primeira base no 
sítio de iniciação recebe uma posição +1. Não 
existe base designada zero. 
b)  Seqüência -35 
c)  Nota: Uma mutação na caixa Pribnow pode afetar a 
transcrição do gene controlado pelo promotor 
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2.  ALONGAMENTO: após o reconhecimento da região 
promotora a enzima inicia a transcrição e a 
subunidade σ (sigma) é liberada 
a)  A enzima não requer primer nem tem atividade 
conhecida de endo ou exonuclease 
b)  A enzima não repara erros de transcrição 
c)  A enzima cria superdobramentos positivos além do 
sítio de transcrição e negativos atrás do mesmo 
d)  Girase: corrige superdobramentos positivos 
e)  Topoisomerase I: corrige superdobramentos 
negativos 
Etapas da síntese de RNA 
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3.  TERMINAÇÃO: depende de um sinal que pode ser: 
a)  Rô-INdependente: 
Ø  o transcrito deve ser capaz de forma um 
“grampo de cabelo” que vai retardar e causar 
uma pausa temporária da enzima RNA 
polimerase. Isso é possível devido a presença de 
um palíndromo rico em G:C. 
Ø  6 a 8 “A”s no DNA, logo após palíndromo fará 
com que o RNA recém transcrito (6 a 8 “U”s) se 
solte mais facilmente da fita de DNA quando a 
dupla hélice se fecha. 
Etapas da síntese de RNA 
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A enzima lê DNA: 3’- 5‘ 
Trascreve RNA: 5’-3’ 
 
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3.  TERMINAÇÃO: 
b)  Rô-DEpendente: 
Ø  O fator rô (ρ) é uma helicase dependente de ATP que 
cataliza o desdobramento de fita dupla hibrida de RNA:DNA. 
É capaz de fixar-se no RNA em crescimento e se deslocar 
para a extremidade 3’. Quando atinge o finalizador, o fator 
rô provoca a liberação do transcritoe da RNA polimerase. 
Acredita-se que a atividade de helicase e ATPase permitem 
que o fator rô finalize a transcrição. 
Ø  Os finalizadores dependentes de rô ocupam no RNA 
seqüências de 50 a 100 nucleotídeos ricas em C e pobres 
em G. Posteriormente, ρ (rô) avança (5’-3’) até o sítio de 
transcrição, deslocando o RNA recém transcrito. 
Ø  Fator rô é um hexamero formado de um único tipo de 
subunidades de 46KDa. 
Etapas da síntese de RNA 
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Ação dos antibióticos 
Ø  Alguns antibióticos inibem a síntese de RNA 
Ø  Rifampicina: se liga a subunidade β da RNA polimerases 
de procarióticos inibindo-a. Usada no tratamento da 
tuberculose (Mycobacterium tuberculosis) 
Ø  Dactionomicina (Actinomicina B): se liga ao molde de 
DNA (se intercala na fenda menor da dupla hélice) e 
inibe a síntesede RNA, pois impede que a RNA 
polimerase se movimente ao longo do DNA. Tem efeito 
citotóxico para células e por isso é utilizada na 
quimioterapia tumoral 
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IV – Transcrição de genes eucarióticos 
Ø  A estrutura de dupla hélice assume uma 
conformação frouxa, e o DNA se dissocia 
temporariamente dos nucleossomos 
Ø  A RNA polimerase reconhece a região 
promotora e inica a síntese de RNA 
Ø  Diferente da transcrição em células 
procarióticas, em eucarióticas, uma série de 
fatores de transcrição ligam-se a sítios distindos 
do DNA: 
l  Tanto dentro da região promotora 
l  Como a alguma distância dela 
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Tipos de RNA polimerase em células eucarióticas 
A.  Existem 3 tipos de RNA polimerase nuclear: 
1)  RNA Polimerase I: Sintetisa os grandes RNAs 
ribossômicos (28S, 18S e 5,8S) 
2)  RNA Polimerase II: sintetiza precursores do RNAm; 
sitetiza pequenos RNAs nucleares (snRNA). Também 
sintetiza RNA de alguns vírus. Existe uma ou 2 das 
seqüências que podem servir como sítio de 
reconhecimento dos promotores eucarióticos: 
Promotores para genes de classe II: 
a)  Caixa TATA ou Hogness: posição -25 
b)  Caixa CAAT: ~ -70 a -80 bases antes do início da 
transcrição 
Os FATORES TRANSCRIÇÃO: ligam-se a estas 
seqüências específicas, à RNA polimerase e a uns 
aos outros e são requeridos para a transcrição da 
maioria dos genes transcritos por esta enzima. 
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Enhencer (inglês) 
2a. Ed Pamela= reforço 
3a. Ed. Pamela= estimulador 
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Tipos de RNA polimerase em células eucarióticas 
2)  RNA Polimerase II: 
ü  Seqüências de REFORÇO (ENHANCERS) 
•  Aumentam a velocidade de transcrição pela RNA 
polimerase II – podem estar próximas ou a milhares de 
pares de bases da região promotora tanto em direção à 
extremidade 5’ ou 3’ do gene. Ou podem até estar 
localizado em outro cromossomo. 
•  Existem proteÍnas ligadoras à região do ENHANCER que 
interagem com as proteínas que atuam com fatores de 
transcrição – efetivando assim a TRANSCRIÇÃO. 
ü  hormônios esteróides se ligam a elementos responsivos a 
hormônios e induzem a expressão de genes específicos. 
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Tipos de RNA polimerase em células eucarióticas 
2)  RNA Polimerase II: 
•  Inibidores da RNA Polimerase 
ALFA AMANITINA: toxina produzida pelo cogumelo 
venenoso Amanita phalloides. Forma um 
complexo firmemente ligado à RNA polimerase 
inibindo assim a TRANSCRIÇÃO e por 
conseqüência a síntese de proteínas. 
B.  RNA Polimerase III: sintetiza RNAs pequenos 
como: 
a)  RNAt 
b)  Pequeno RNAr 5S (ou 5,8 S) 
c)  sn RNA – penquenos RNAs nucleares: RNAs 
estruturais e regulatórios na cromatina 
 
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Tipos de RNA polimerase em células eucarióticas 
C.  RNA Polimerase mitocondrial: a mitocôndria tem uma 
única RNA polimerase mitocondrial que é mais 
semelhante com a RNA polimerase bacteriana do que 
de eucarióticos. 
 
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V – Modificação pós-transcricional do RNA 
Ø  Os transcritos primários: cópia linear de uma unidade 
transcricional entre as seqüências de iniciação e 
terminação 
Ø  Os transcritos primários do RNAt e RNAr (procariótico 
e eucariótico) sofrem modificações pós-transcricional 
por enzimas ribonucleases 
Ø  RNAm procariótico: geralmente não sofre modificação 
pós-transcricional 
Ø  RNAm eucariótico: sofre grandes modificações pós-
trancricional 
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A.  RNA ribossômico 
Sintetizado pela RNA pol. I 
Uma única molécula precurssora origina moléculas 
menores de RNAr 
a)  Procarióticos: 23S, 16S, 5S 
b)  Eucarióticos: 28S, 5,8S, 18S 
ü  RNA 5S: sintetizado pela RNA Polimerase III e é 
modificado separadamente 
c)  Algumas proteínas destinadas a formar os 
ribossomos se associam ao RNAr antes e após as 
modificações pós-transcricionais 
 
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B.  RNA de transferência 
ü  Tanto em eucarióticos como procarióticos é 
feito a partir de grandes moléculas 
precurssoras 
ü  A enzima nucleotidil transferase adiciona a 
seqüência CCA no terminal 3’ – onde o 
aminoácido a ser transportado é ligado 
ü  Ocorre modificações de bases em posições 
específicas para produzir as “bases 
incomuns” 
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C.  RNA de mensageiro eucariótico 
ü  É sintetizado pela enzima RNA polimerase II 
ü  Transcrito primário, também denominado de 
hnRNA (heterogenous nuclear RNA) 
1)  Adição da CAP 5’: através de uma ligação 
incomum, 5’-5’ uma 7-metil-guanosina é 
adicionada, através de uma ligação trifosfato 
ü  Catalizada pela enzima guanosil transferase 
ü  Facilita a iniciação da tradução 
ü  Auxilia a estabilização do RNAm 
ü  RNAm sem CAP não são traduzidos com eficiência 
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2)  Adição de uma cauda poli-A: a maioria dos 
RNAs eucarióticos tem de 40 a 200 adenina 
nucleotídeos ligados ao terminal 3’ 
ü  É adicionada pela enzima poli-A polimerase – não 
está codificado no DNA 
ü  Uma seqüência denominada “seqüência de sinal de 
poliadenilação” sinaliza que uma cauda poli-A deve 
ser adicionada 
ü  Auxilia na estabilização do RNAm 
ü  Facilita a saída do núcleo 
ü  No citosol a cauda é gradualmente encurtada 
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3)  Remoção de introns (ou splicing): 
ü  O transcrito primário sofre processamento, onde 
seqüências de DNA que não codificam proteínas 
(intron) são removidas permanecendo as seqüências 
que irão codificar proteínas (exon). 
ü  Transcrito primário se transforma em RNA maduro. 
ü  Pequenos RNAs nucleares (snRNA) + proteínas => 
formam as partículas de ribonucleoproteínas (snRNP) 
ü  snRNP: 
ü  Facilitam a junção de segmentos de exon, resultando na 
excisão do intron 
ü  Após a remoção de todos os introns, as moléculas de 
RNAm deixam o núcleo e passam para o citosol 
através de poros da membrana nuclear. 
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Oxidrila 2‘ 
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Splicing alternativo 
• Este processo produz 
múltiplas variações nas 
moléculas de mRNA e por 
sua vez de proteínas. 
• Por exemplo, todos os 
diferentes tipos de células 
musculares produzem o 
mesmo transcrito primário a 
partir do gene da 
tropomiosina. Entretanto, 
diferentes padrões de corte-
junção nos diferentes tipos de 
células produzem uma família 
de moléculas proteicas de 
tropomiosina tecido-
específicas. 
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Lúpus eritematoso sistêmico 
Ø Doença inflamatória e fatal 
Ø Causada por uma resposta auto-imune 
Ø Paciente produz anticorpos contra as suas 
próprias partículas de ribonucleoproteínas 
nuclear (snRNP). 
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Origem auto-imune: 
 causada especificamente pela produção de anticorpos contra a U1-snRNP 
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“RNA interferente” 
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