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11/05/15 1 Processamento e Maturação do RNA Colocando o genoma em atividade Conceitos fundamentais • RNA desempenha um papel central no metabolismo informacional. • Funciona como adaptador do fluxo informacional em funções como: – Molde para síntese proteica (mRNA) – Arcabouço estrutural para complexos supra-moleculares como ribossomas e spliceossomas – Enzimas específicas do metabolismo do RNA – Regulação Gênica 11/05/15 2 O RNA é maturado • O RNA é sintetizado no núcleo eucariótico, ou citoplasma procariótico, e sofre inúmeras modificações de modo a adquirir sua função dentro da célula – No eucarioto essas modificações são mais complexas Modificações mais comuns: • remoção de trechos internos (splicing) • adição de estruturas de terminação na extremidade 5´ ou 3´ • modificação de bases ao longo do RNA • clivagem em porções internas gerando multiplas moléculas de RNA • edição de bases 11/05/15 3 O Gene interrompido • O transcrito primário é processado para remoção das sequências intervenientes, os íntrons O Gene eucariótico é codificado entre íntrons e éxons 11/05/15 4 O RNA catalítico A atividade catalítica mostrada por Thomas Cech trouxe a tona a discussão do papel do RNA no metabolismo celular e na origem da vida RNAse P • Os íntrons auto-removíveis podem ser divididos em dois grupos e podem representar um precursor evolutivos dos íntrons modernos 11/05/15 5 Íntrons do grupo I • self-splicing introns – Genes nucleares, mitocondriais e de cloroplasto • Reação exige guanosina livre Íntrons dos grupos II • self-splicing – Estrutura secundária conservada • Independe de guanosina Formam uma estrutura em laço chamada Lariat 11/05/15 6 Íntrons spliceossomais • A reação de splicing ocorre nos spliceossomas e é catalisada por partículas ribonucleoproteicas (snRNP) – Não há atividade autocatalítica – Ocorre na maioria dos genes nucleares Íntrons spliceossomais são removidos essencialmente como os do tipo II, mas não são autocatalíticos 11/05/15 7 O Íntron não tem uma estrutura fixa, mas contém elementos conservados • Um resquício evolutivo? 5’ SS 3’ SS Mecanismo de reação íntron spliceossômico 11/05/15 8 Splicing spliciossomal • snRNAs ricos em U fazem o reconhecimento dos sítios de splicing • U1 e U2 interagem com os sítios 5' e o ponto de ramificação através do anelamento de bases complementares • Esse conjunto de pequenos RNAs podem ser o que sobrou de um antigo íntron autoextirpante • Em uma segunda etapa o radical 3’ OH ataca e transesterifica o sítio 3’ aceptor • A reação não envolve consumo de energia onde ocorre apenas trocas de ligações fosfodiester 11/05/15 9 • Em alguns organismos eucarióticos como os Tripanossomatídeos, os RNA do tipo II também podem sofrer trans-splicing • A reação de splicing ocorre em etapas e resulta na fusão dos diversos éxons concomitante com a formação do mRNA maduro 11/05/15 10 A Cauda CDT controla a maturação do mRNA • Adição do CAP é concomitante com a síntese do RNA 11/05/15 11 A Adição da cauda poli A concluí a síntese do mRNA O Controle do Splicing depende de diversos fatores que regulam os éxons que entram no mRNA maduro Enhancer exônico 11/05/15 12 O Número de íntrons varia na escala evolutiva RNAs difrentes podem ser obtidos de um único pré-RNA 11/05/15 13 O Splicing alternativo é a regra Gene DSCAM de Drosófila Potencialmente 38.016 possibilidades de proteínas! 11/05/15 14 O splicing pode ser modulado Controle do sexo em drosofilídeos Uma cascata de eventos de modulação do splicing alternativo define o sexo em drosofilídeos 11/05/15 15 O RNA maduro na forma de ribonucleoproteína é exportado do núcleo para o citoplasma 11/05/15 16 • Os transcritos primários também podem ser processados • Os tRNA também são maturados com modificação de bases e splicing Ribozima snoRNA 11/05/15 17 snoRNA está relacionado às modificações de base em outras moléculas de RNA h(p://biochem.ncsu.edu/faculty/maxwell/Research.htm • O splicing do tRNA segue um mecanismo distinto com a ação de uma endonuclease e posterior ligação
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