Transcrição e processamento do mRNA

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Transcrição
Priscila Rodrigues de Souza
Transcrição: é a síntese de moléculas de RNA, com o DNA como molde.
Estrutura do RNA
O RNA, como o DNA, é um polímero que consiste em nucleotídeos unidos por ligação fosfodiéster. Entretanto, existem várias diferenças importantes nas estruturas do DNA e do RNA.O RNA difere do DNA por conter uracil em vez de timina, ser normalmente unifilamentar e por conter o açúcar ribose.
Tipos de RNAs
Somente pequena parcela do DNA total das células é transcrito. Genes individuais são transcritos apenas quando seus produtos são necessários.
Genoma = DNA codificante(aquele que é transcrito) + DNA não-codificante (“DNA lixo”)
O molde para a síntese de RNA é um filamento único da dupla-hélice de DNA. Ao contrário da replicação, a transcrição ocorre em apenas um dos dois filamentos de DNA.O filamento usado para a trancrição é chamado de filamento molde. O outro filamento, chamdo de filamento não-molde, geralmente não é transcrito.
Uma unidade de trancrição ou gene é um trecho de DNA que codifica uma molécula de RNA e as sequencias necessárias para sua transcrição apropriada. Cada unidade de transcrição ou gene inclui um promotor, uma região codificante de RNA e um finalizador.
 
Promotor é uma sequência de DNA que o aparelho de transcrição reconhece e à qual se liga. Ele indica qual dos dois filamentos de DNA deve ser lido como molde e o sentido da transcrição. Também determina o ponto de início da transcrição, o primeiro nucleotídeo que será transcrito em RNA. Está situado perto do sítio de início da transcrição, mas ele mesmo não é transcrito.
Os promotores contêm sequências curtas de consenso (nucleotídeos mais comumente encontrados em um local específico) como por exemplo a sequencia de consenso – 10 (na região -10) cuja sequência é 5’ TATAAT 3’.
A região codificante de RNA é uma sequência denucleotídeos de DNA que é copiada em uma molécula de RNA.
O finalizador é a sequência de nucleotídeos que indica onde termina a transcrição. Em geral a transcrição pára após o finalizador ter sido copiado em RNA.
O RNA é sintetizado a partir de trifosfatos de ribonucleosídeos. A transcrição é de 5’3’: cada novo nucleotídeo é unido ao grupo3’-OH do último nucleotídeo adicionado á molécula crescente de RNA. A síntese de RNA não requer um primer. 
Transcrição em Procariotos
Ocorre diretamente no citoplasma (procariotos não possuem núcleo).
RNA polimerase: É uma enzima formada por muitas cadeias polipeptídicas, que catalisam toda transcrição do DNA.
Só há um tipo de RNA polimerase que catalisa a síntese de todas as classes de RNA (mRNA, tRNA, e rRNA). No centro da RNA polimerase estão 4 subunidades(cadeias polipeptídicas individuais) que constituem o cerne da enzima: duas subunidades chamadas α, uma β e uma β’.
O cerne da enzima catalisa o alongamento da molécula de RNA. Outras subunidades funcionais se unem e deixam o cerne da enzima em estágios particulares da transcrição. O fator sigma controla a ligação da RNA pol ao promotor. Sem sigma, a RNA pol iniciaria a transcrição em qualquer ponto do DNA. Sigma é necessário apenas para a ligação do promotor e a iniciação. 
Estágios da transcrição: iniciação, alongamento e término
Iniciação
Inclui :1) reconhecimento ao promotor; 2) formação da bolha de transcrição, 3) criação das primeiras ligações entre rNTPs e 4) saída do aparelho de transcrição do promotor.
O fator sigma associa-se ao cerne da enzima RNA pol para formar uma holoenzima, que se liga à sequência de consenso -35 e -10 no promotor do DNA (a orientação e espaçamento das sequencias de consenso determinam qual filamento será o molde para a trancrição, e portanto determinam o sentido da transcrição).
 Após a holoenzima ter se ligado ao promotor a RNA pol é posicionada no ponto inicial da transcrição (posição +1) e desenrola o DNA para produzir um molde unifilamentar . 
A RNA polimerase transcreve o DNA usando rNTPs(trifosfatos de ribonucleosídeos) como substratos na síntese de RNA. Dois fosfatos são cortados do rNTPs e, o nucleotídeo resultante é unido ao grupo 3’-OH do filamento crescente de RNA.
Alongamento 
Após a iniciação, a RNA pol move-se ao longo do molde, deselicoidizando progressivamente o DNA na margem da bolha de transcrição, juntando nucleotídeos à molécula de RNA de acordo com a sequência do molde e reenrolando o DNA na margem antecedente da bolha. As enzimas topoisomerases aliviam o estresse associado à deselicoidização e reelicoidização do DNA na transcrição, assim como fazem na replicação. 
Término 
A RNA polimerase move-se ao longo do molde até transcrever o finalizador. A transcrição termina após ser transcrito o finalizador.
2 tipos de finalizadores:
-finalizadores dependentes de rô : A proteína rô se liga à cadeia crescente de RNA e se move de 5’ para 3’ ao longo da cadeia do RNA. Quando a RNA polimerase diminui ou para na sequência de terminação de rô, a rô se liga à polimerase e retira o RNA da bolha de transcrição.
-finalizadores independentes de rô: apresentam seqüências nucleotídicas ( rica em C:G seguida de seis ou mais pares de bases A:T, com os A presentes no filamento molde) capazes de formar grampos (dificultam o movimento da RNA polimerase pela cadeia de DNA). Os grampos são seguidos de uma seqüência rica em A (a ligação A-U é facilmente rompida facilitando a liberação do RNA transcrito).
Transcrição em Eucariotos
-Envolve mais fatores de transcrição que procariotos.
--Transcrição ocorre no núcleo.
Três tipos de RNA polimerase que reconhecem tipos diferentes de promotores:
RNA pol I - trancreve o rRNA.
RNA pol II- trancreve o mRNA.
RNA pol III- transcreve o tRNA, snRNA e outros RNA’s pequenos.
Nas células eucarióticas, o reconhecimento do promotor é feito por proteínas acessórias que se ligam ao promotor e então escolhem uma RNA pol específica (I,II ou III) para o promotor.
Promotores da RNA pol II
Consiste em 2 partes: o cerne do promotor e o regulador do promotor(afeta a taxa de transcrição).
O cerne do promotor está situado adjacentemente o sítio de início da transcrição e inclui tipicamente uma ou mais sequências de consenso. A mais comum dessas sequências de consenso é o TATA Box, que tem sequências de consenso TATAAA. Todas as sequências de consenso no cerne são reconhecidas por fatores de transcrição(ptns acessórias) que se ligam à elas e servem com uma plataforma para a montagem do aparelho basal de transcrição.
Iniciação
O fator de transcrição TFIID liga-se ao TATA Box . Fatores TFIIA e TFIIB se ligam e formam um complexo com TFIID. O Complexo resultante se liga à RNA polimerase II, a qual já se ligou ao TFIIF. O Complexo resultante é completado com a adição de TFIIE, TFIIJ, e TFIIH. A RNA pol é ativada através de fosfoliração e, então inicia a transcrição no ponto de início (+1).
Alongamento:
Durante essa fase, o RNA recém-sintetizado pareia-se temporariamente com a fita molde de DNA, formando um híbrido curto RNA-DNA. Uma vez iniciada, a transcrição segue numa velocidade de aproximadamente 50 nucleotídeos por segundo, estando a RNA polimerase ligada à fita molde de DNA até encontrar o sinal de término da transcrição.
Término 
As 3 RNA pol utilizam mecanismos diferentes para o término. RNA polimerase II encontra uma sequência que indica o término da transcrição (AAUAAA ou AUUAAA – Sinal de Poliadenilação) na extremidade 3’ do RNA nascente. A RNA pol I requer um fator de término que se liga a uma sequência de DNA posterior ao sítio de término. A RNA pol III termina a transcrição após transcrever uma sequência finalizadora rica em Us na molécula de RNA
Processamento do pré-mRNA
Priscila Rodrigues de Souza
Muitos genes eucarióticos contêm éxons e íntrons, ambos os quais são transcritos em RNA. Os éxons são regiões codificantes(corresponde á informação que sairá do núcleo e será traduzida no citoplasma e que determina a sequência de aminoácidos que o polipeptídio deverá ter)e os íntrons são regiões não-codificantes( macete para decorar: os íntrons são INTRONmetidos). 
Os íntrons são removidos pelo processamento do RNA , tendo tamanho e número que variam de gene para gene. São raramente encontrados em procariotos.
A estrutura do RNA Mensageiro
O RNA mensageiro funciona como molde para a síntese de proteínas.Cada aminoácido em uma proteína é especificado por um conjunto de 3 nucleotídeos no mRNA, chamado um códon. Os mRNA tanto eucariótico como procariótico contêm três regiões primárias:
Região 5’ não traduzida: sequência de nucleotídeos na ponta 5’ do mRNA que não codifica a sequência de aminoácidos numa proteína. No RNA bacteriano, essa região contém uma sequência de consenso chamada de sequência Shine-Dalgarno que serve como sítio de ligação de ribooso durante a tradução. O mRNA não tem uma sequência de consenso equivalente em sua região não traduzida 5’.
Região codificante de proteínas: compreende os códons que especificam a sequência de aminoácidos da proteína.
Região 3’ não codificante: sequência de nucleotídeos na ponta 3’ do mRNA que não é traduzida em proteína.
 
Processamento do Pré-mRNA
Nas bactérias a transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente e com isso há pouca oportunidade para que o mRNA bacteriano seja modificado antes da síntese de proteínas. 
Já o mRNA eucariótico é amplamente alterado após a transcrição. O transcrito inicial de genes é chamado de pré-mRNA, enquanto o transcrito final processado é o mRNA. 
Adição do Cap 5’
Consiste na adição de um nucleotídeo guanina à ponta 5’ do mRNA e metilação pela adição de um grupo metil(CH3) à base no nucleotídeo recém adicionado e ao grupo 2’-OH do açúcar de um ou mais nucleotídeos na ponta 5’. Apresença do cap 5’ aumenta estabilidade do mRNA, influencia a remoção dos íntrons e funciona no início da tradução.
Adição da Cauda Poli(A)
Muitos genes eucarióticos transcritos pela RNA pol II são transcritos além da ponta da sequência codificante. Esse material extra na ponta 3’ é então cortado e uma cauda poli(A) (50 a 250 nucleotídeos adenina) é adicionada. A sequência de consenso AAUAAA está geralmente de 11 a 30 nucleotídeos antecedente ao ponto de corte e determina o ponto ao qual irá ocorrer o corte. Uma sequência rica em Us(ou Gs e Us) está tipicamente posterior ao ponto de corte.
A cauda poli(A) confere estabilida ao mRNA, aumentado o tempo que o mRNA permanece intacto e disponível para a tradução antes de ser degradado por enzimas celulares.
Recomposição do DNA 
Processo de remoção dos íntrons(os intronmetidos, lembra? rsrsrs) que ocorre no núcleo após a transcrição. 
A recomposição requer a presença de 3 sequências no íntron. Uma ponta do íntrons é chamada de sítio de corte 5’ e a outra ponta é o sítio de corte 3’. Esses pontos de corte apresentam sequências de consenso, sendo que a maioria dos íntrons começam co GU e termina AG. A terceira sequência importante ésta no chamado ponto de ramificação, que é uma nucleotídeo adenina que fica de 18 a 40 nucleotídeos antecedentes ao ponto de corte 3’. A deleção ou mutação nonucleotídeo adenina no ponto de ramificação impede a recomposição.
A recomposição ocorre num grande complexo chamado spliceossomo que consiste em snRNA(RNAs nucleares) e proteínas associadas.
Processo de Recomposição
Antes que ocorra a recomposição, um éxon antecedente(éxon 1) e um éxon posterior(éxon 2) são separados por um íntron. Numa primeira etapa, o pré-mRNA é cortado no sítio de corte 5’. Esse corte separa o éxon1 do íntron, e a ponta 5’ do íntron se liga ao seu ponto de ramificação, isto é, o íntron se dobra sobre si mesmo, formando uma estrutura chamada de laço. Na segunda etapa é feito um corte no sítio de corte 3’ e, simultaneamente, a ponta 3’ do éxon1 se liga à ponta 5’ do éxon2 numa reação de transesterificação. O íntron é liberado como um laço,depois torna-se linear e é degradado por enzimas nucleares. O mRNA final, consistindo em éxons unidos, é liberado para o citoplasma onde ele é traduzido.
Vias alternativas de processamento
Permite que os éxons sejam recompostos em combinações diferentes para produzir mRNA que codificam proteínas diferentes.
Ex: Recomposição alternativa e múltiplos sítios de corte 3’ 
Edição do RNA
Na edição do Mrna, a sequência codificante de uma molécula de mRNA é alterada após a transcrição, e assim a proteína tem uma sequência de aminoácidos que difere da codificada pelo gene. O processo inclui a inserção e deleção de nucleotídeos e a conversão de uma base em outra.
RESUMINDO O PROCESSAMENTO DO 
mRNA