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Aula – Transcrição
Metabolismo do RNA
Jonas Contiero - 2006
Dogma Central
Genes
• Seqüência do DNA que é transcrita.
• A informação de um gene normalmente envolve a 
produção de uma molécula de RNA
• Incluem proteínas, tRNAs, rRNAs, etc..
• Genes codificam proteínas ou RNAs que são
essenciais p/ atividade celular normal.
• Genomas bacterianos mais simples contém 500 a 
600 genes.
• Eucariotos Multicelular contém entre 15,000 e 
50,000 genes.
Tipos de RNAs
• RNA-macromolécula com funções de 
armazenamento e transmissão da
informação quanto de catálise (ribozima)
• tRNA, rRNA, e mRNA
• rRNA e tRNA são mais abundantes em
relação a mRNA.
• Mas mRNA é transcrito a velocidades
maiores do que rRNA e tRNA
• Abundância é um reflexo da estabilidade
relativa de diferentes formas de RNA
RNA mensageiro (mRNA) codifica a sequência de aminoácidos deum ou 
mais polipeptídeos, especificado por um gene ou conjunto de genes
RNA de transferência (tRNA) – lê a informação codificada no mRNA e 
transfere o aminoácido apropriado para uma cadeia polipeptídica 
crescente durante a síntese de proteínas
RNA ribossomal (rRNA) – são constituintes dos ribossomos, onde as 
proteínas são sintetizadas
Síntese de RNA depende do DNA
Fases da transcrição: Iniciação; alongamento e terminação
Transcrição não requer um iniciador e apenas uma fita de DNA 
funciona como molde
RNA é sintetizado pelas RNA polimerases 
RNA plimerase é dependente de DNA, requerendo além do molde, 
todos os quatros ribonucleosídeos 5´- trifosfato (ATP, GTP, UTP e 
CTP) como precursores das unidades nucletídeas do RNA, além de 
Mg2+
Equação geral: (NMP)n + NTP (NMP)n+1 + PPi
RNA RNA alongado
RNA polimerase
alonga uma fita de 
RNA adicionando 
unidades 
ribonucleotídeas na 
extremidade da 
hidroxila 3´ de uma 
fita, construindo 
RNA na direção 
5´→ 3´
1. DNA desenrolado
2. Bolha de transcrição 
move-se da esquerda para 
direita
3. RNA é expelido para fora 
Superespiras negativas são formadas atrás e superespiras são 
formadas a frente da bolha
A fita que funciona como molde para síntese de RNA é denominada fita 
molde
A fita de DNA complementar ao molde , a fita não molde ou fita 
codificadora é idêntica na sua seqüência de bases ao RNA transcrito do 
gene, com U no lugar de T 
Conteúdo de RNA de céls. 
de E. coli
32%
10%
58%
Capacidade
Sintética
Muito baixa
Alta
Alta
Estabilidade
3%
14%
83%
Níveis
de 
estado
uniforme 
mRNA
tRNA
rRNA
tipo
Fases da Transcrição
• Iniciação: ligação de RNA polimerase a 
promotores, desenrolamento do DNA, 
formação do primer.
• Alongamento: RNA polimerase cataliza o 
alongamento processivo da cadeia de 
RNA, enquanto desenrola e enovela a fita
de DNA 
• Terminação: término da transcrição e 
desunião do complexo transcrito. 
RNA Polimerase de E. Coli
• Centro da RNA polimerase é 
uma proteína multimérica cinco
subunidades (α2ββ’ω) e umasexta subunidade designada
como σ
• Essas seis subunidades
constitui a RNA polimerase
holoenzima
• A subunidade β’ está envolvida
na ligação do DNA 
• A subunidade β contém o sítio
ativo da polimerase 
• A subunidade α atua como
andaime no qual outras
subunidade se unem.
• Subunidades σ direciona a 
enzima para sítios específicos
no DNA
• RNA polimerase não possuem
atividade exonucleásica 3´→
5´revisora
Sítio de lig. DNA 
e polimerização de 
RNA 
fator-σ
• O fator-σ requerido p/ lig. da RNA polimerase
ao promotor
• Associação do complexo central RNA polinerase
com o fator σ forma o complexo holo-RNA 
polimerase
• Complexo central e fator σ se liga ao DNA não-
especificamente.
• Com o fator σ, a holoenzima se liga
especificamente com grande afinidade a região
promotora 
• Também decresce a afinidade da RNA polimerase
as regiões não-promotoras 
• Diferentes fatores σ p/ específicas classes de 
genes
Estrutura Geral do Gene
5’ 3’Região Transcrita finalizadorPromotor
• Promotor –seqüências específicas do DNA reconhecidas pela RNA 
polimerase como sítio de início da transcrição. Direcionam a 
transcrição de segmentos adjacentes do DNA (gene)
• Região Transcrita da fita molde da qual mRNA é sintetizada
• Finalizador – seqüências que sinalizam o produto da RNA polimerase
a partir do gene.
Genes Promotores
• Sítio onde RNA polimerase se liga e inicia
transcrição.
• Genes que são regulados similarmente contendo
seqüências comuns de DNA (seqüências de 
consenso) dentro de seus promotores
Importantes Seqüências de
Consenso
• Caixa Pribnow – posição –10 do 
início transcricional
• Região-35 – posição –35 do início
transcricional.
• Sítio onde fator- σ70 se liga.
Outros Fatores-σ
• Genes padrões – σ70
• Genes regulados por Nitrogênio– σ54
• Genes regulados pelo choque térmico
– σ32
Como a RNA polimerase
encontra o promotor?
• RNA polimerase não se disassocia da fita
molde de DNA e se reúne ao promotor
(reação de segunda ordem secundária)
• RNA polimerase holoenzima se liga ao
DNA e examina seqüências promotoras 
(exame ocorre em somente uma dimensão, 
100 vezes mais rápido que o limite de 
difusão)
• Durante exame enzima é ligada não-
especificamente ao DNA.
• Pode examinar rapidamente 2000 pares 
de base
Iniciação Transcricional
• Passo limitante da taxa de transcrição.
• Requer desenovelamento do DNA e síntese
de primer.
• Mudança Conformacional ocorre após DNA 
se ligar a holoenzima RNA polimerase.
• Primeiro RNA Polimerase se liga ao DNA 
(complexo fechado), então mudança 
conformacional na polimerase (complexo
aberto) causa formação da bôlha de 
transcrição (separação da fita). 
Iniciação da Polimerização 
• RNA polimerase tem 2 sítios de ligação p/ NTPs 
• Sítio de iniciação prefere se ligar ao ATP e GTP 
(maioria RNAs começa com uma purina no 5'-terminal) 
• Sítio de Alongamento se liga a segunda entrada de 
NTP 
• OH-3' do primeiro alvo se liga a alfa-P do segundo p/ 
formar uma nova lig. fosfoéster (eliminando PPi) 
• Qdo unidade oligonucleotídeo 6-10t foi feita, 
subunidade sigma se dissocia, completando "iniciação“
• Proteína NusA se liga ao complexo central após
disassociação do fator-σ converter RNA polimerase
forma alongada.
Iniciação transcricional
complexo fechado
complexo aberto
Formação do Primer
Disassociação do 
fator-σ
Alongamento da cadeia 
polimerase central - nenhum sigma
• Polimerase é cuidadosa – somente cerca
de 1 erro em 10,000 bases 
• Mesmo com essa taxa de erro, muitas
transcrições são feitas para cada gene 
• Taxa de Alongamento é de 20-50 bases 
por segunndo – lentamente nas regiões
ricas em G/C- e rapidamente em outras
partes 
• Topoisomerases precede e segue 
polimerase p/ realizar espiralamento
A transcrição é regulada: a regulação 
pode ocorrer em qualquer etapa da 
transcrição, incluindo alongamento e 
terminação. Mas na maioria das vezes a 
regulação é dirigida a etapa de ligação e 
de iniciação da transcrição.
E. Coli – proteína que ativa a transcrição –
proteína receptora do cAMP- aumenta a 
transcrição de genes que codificam enzimas 
que metabolizam outros açúcares que não a 
glicose. Repressores: proteínas que 
bloqueiam a síntese de RNA em genes 
específicos. Ex. repressor Lac-reprime 
enzimas do metabolismo da lactose qdo
lactose não disponível
Término Transcricional
• Processo pelo qual complexo RNA 
polimerase se disassocia da
extremidade 3’ do gene.
• Mecanismos – Pausando e 
“mediando” a terminação
• Seqüências específicas sinalizam a 
terminação da síntese de RNA.
• E. coli – duas classes de sinais de 
terminação – ρ (rho) e outro é 
independente de ρ.
• Independente de ρ –duas 
características distintas: região 
cujo transcrito de RNA possui 
seqüências autocomplementares, 
permitindo formação de estruturas 
grampos. 
• Outra seria um colar curto de 
adenilato na fita molde, que é 
transcrito em uridilatos na 
extremidade 3´ do RNA
Modelo para terminação da 
transcrição independente de ρ em E. 
coli
Pausando terminação induzida
3’terminaltende ser rica em 
AU p/ romper facilmente
durante pausa. Leva a 
disassociação do complexo
RNA polimerase 
• RNA polimerase pode simular
nos “sítios de pausa”
• Sítios de pausa são ricos em 
GC (dificuldade p/ 
desenovelar)
• Pode decrescer taxas de 
transcrição pelo fator de 10 
a 100.
• Formação grampo no RNA 
pode exagerar pausa
• Estruturas de grampo no 
RNA transcrito pode
desestabilizar DNA:RNA 
híbrido no sítio ativo
• Proteína NusA aumenta pausa
qdo forma grampos.
Terminação Dependente de 
Rho
• rho é uma helicase
dependente de ATP
• se move ao longo do RNA 
transcrito,encontrando
a"bolha", faz o 
desenovelamento e 
produz cadeia de RNA 
Transcrição Eucariótica
• Similar ao que ocorre em 
procariotos, mas requer mais
proteínas acessórias no complexo
RNA polimerase.
• Múltiplas RNA polimerases
RNA Polimerases
Eucarióticas
transcrição gene 
cloroplastoCloroplasto
RNA polimerase
Cloroplasto
transcrição gene 
MitocondrialMitocôndria
RNA polimerase
Mitocondrial
rRNA 5S, tRNA, 
outrosNucleoplasma
RNA polimerase
III
mRNANucleoplasmaRNA polimerase II
rRNANucléoloRNA polimerase I
ProdutosLocalizaçãotipo
RNA Polimerases
Eucarióticas
• RNA polimerase I, II, e 
III
• Todas as 3 são grandes, 
proteínas multiméricas
(500-700 kD) 
• Todas tem 2 subunidades
compridas com 
seqüências similares a β
e β' em RNA polimerase
de E.coli, então o sítio 
catalítico pode ser 
conservado 
Promotores Genes de 
Eucarióticos
• Contém ATP rico em sequências
consensuais localizadas –19 a –27 bp da
transcrição inicial (caixa TATA)
• Sítio onde RNA polimerase II se liga
RNA Polimerase II 
• Muito interessante porque regula
síntese de mRNA
• Pol II de leveduras consiste de 10 
diferentes peptídeos (RPB1 - RPB10) 
• RPB1 e RPB2 são homológos p/ RNA 
polimerase β e β‘ em E. coli
• RPB1 tem sítio de lig. DNA-; RPB2 se liga a 
NTP 
• RPB1 tem domínio no C-terminal (CTD) ou
PTSPSYS 
• 5 desses 7 tem -OH, então este é um sítio
hidrofílico e fosforilável 
RNA Polimerase II 
Adicional 
• CTD é essencial e este domínio pode
projetar fora da porção globular da
enzima (acima de 50 nm!) 
• Somente RNA Pol II cujo CTD NÃO é 
fosforilado pode iniciar transcrição 
• Caixa TATA (TATAAA) é um promotor
consensual
• 7 fatores de trasncrição gerais são
requeridos 
Fatores de Transcrição 
• Polimerase I, II, e III não se ligam
especificamente aos promotores
• Eles podem interagir com seus
promotores via fatores de transcrição 
• Fatores de Transcrição reconhecem e 
iniciam transcrição em seqüências de 
promotores específicas 
Fatores de Transcrição
• Componentes TFAIIA, 
TFAIIB – do halo enzima
complexo RNA polimerase
II
• TFIID – fator de 
iniciação, contém TATA 
ligados a subunidades
proteína (TBP). 
Reconhecimento caixa
TATA. 
• TFIIF – (RAP30/74) 
decresce afinidade a não-
promotores do DNA
Transcrição nos 
promotores da RNA 
polimerase II
Inr-região onde 
ocorre a ação da 
atividadehelicásic
a do TFIH e 
talvez do TFIIE
Ocorre 
fosforilação da do 
domínio 
carboxiterminal
da subunidade 
naior da RNA 
polimerase II pelo 
TFIIH. A 
polimerase escapa 
do promotor e 
começa a 
transcrição
Transcrição Eucariótica
• Uma vez que complexo de iniciação se 
associa ao processo similar em bactérias 
(transição de complexo fechado a complexo
aberto, formação de primer)
• Uma vez iniciada a fase de alongamento
maioria dos fatores de transcrição se 
disassociam da DNA e RNA polimerase II 
(mas TFIIF pode permanecer ligada).
• TFIIS – Fator de alongação se liga a fase
de alongamento. Pode tbém desenvolver
papel análogo p/ proteína NusA na
terminação.
Alongamento das fitas de RNA pela RNA polimerase, tanto em 
bactéria como em eucarioto é especificamente inibido por 
actinomicina D (a porção planar dessa molécula insere-se no DNA 
dupla hélice, entre pares de GΞC sucessivos , deformando o 
DNA). A rifamicina inibe a síntese de RNA bacteriano ao ligar-se 
a subunidade β da RNA polimerase
A α-amanitina (cogumelo Amanita phalloides )interrompe a 
formação de RNA em células animais, bloqueando a RNA 
polimerase II
Processamento do RNA
Molécula recém sintetizada- transcrito primárioTranscrito primário 
contém regiões não codificadoras (introns) e regiões codificadora
(éxons)
Uma estrutura chamada capacete é colocada na extremidade 5´
A extremidade 3´é clivada e 80 a 250 resíduos de adenilato são 
adicionados para criar uma cauda poli A
mRNA eucaríóticos maduros 
possuem características 
estruturais diferentes nas duas 
extremidades
A maioria possui um 
capacete5´, um resíduo da 7-
metilguanosina unida ao 
resíduo terminal5´do RNA por 
meio de uma ligação 5´,5´-
trifosfato
Na extremidade 3´, a maioria 
dos mRNAs eucarióticos 
possui uma cauda poliA (80-
250 resíduos de adenilato)
mRNAs eucarióticos sofrem 
processamento adicional
Extensão do dogma central 
para incluir as sínteses de 
RNA e DNA dependentes de 
RNA
•Transcriptase reversa 
produz DNA a partir do 
RNA viral
• integração do DNA viral 
no DNA hospedeiro
•O genoma viral de fita 
simples e a enzima 
entram na célula 
hospedeira
•Transcriptase reversa 
catalisa a síntese de uma 
fita de DNA 
complementar ao RNA 
viral
•Degrada a fita de RNA 
no hibrido RNA-DNA e a 
substitui por DNA, 
formando a fita duplex 
que se incorpora ao 
genoma do hospedeiro
	Aula – TranscriçãoMetabolismo do RNA
	Dogma Central
	Genes
	Tipos de RNAs
	Conteúdo de RNA de céls. de E. coli
	Fases da Transcrição
	RNA Polimerase de E. Coli
	fator-s
	Estrutura Geral do Gene
	Genes Promotores
	Importantes Seqüências de Consenso
	Outros Fatores-s
	Como a RNA polimerase encontra o promotor?
	Iniciação Transcricional
	Iniciação transcricional
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	Terminação Dependente de Rho
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	RNA Polimerases Eucarióticas
	Promotores Genes de Eucarióticos
	Fatores de Transcrição
	Transcrição Eucariótica