texto gene estrutura e organização UFPE
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do intron pelo spliceossomo ou encadeassomo, complexo enzimático responsável
pela retirada dos introns e emenda dos exons adjacentes (mais adiante vamos ver que os exons
devem ser sinalizados para o sistema).  A figura abaixo mostra esquematicamente a retirada os
introns, assim como duas outras modificações importantes do transcrito primário de RNA: o
capeamento e o caudeamento. No capeamento, uma base diferente das demais que compõem o
RNA, a 7-metil-guanosina, é adicionada na extremidade 5' do mRNA, com sua hidroxila da
posição 3' voltada para fora do RNA. Na outra extremidade, a partir de um sinal de poli-
adenilação (uma sequência no mRNA), uma enzima específica cliva o RNA, descarta a porção
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final e adiciona à extremidade 3' um número variável de adeninas (de 15 a 300). Com isto, o
trecho que vai deste sinal até o fim do mRNA fica perdido. este fenômeno dificulta
imensamente o estudo do mecanismo de terminação da transcrição em eucariotos, que ainda não
é bem compreendido.
 
Figura 4: Diagrama do processamento do transcrito primário até o mRNA maduro. Os introns formam laços
(denominados lariats) na presença do splicesossomo (1), sendo retirados. Ao mesmo tempo, a parte final (3') do RNA é
clivada (2) e uma cauda poli-A adicionada. Por fim, uma resíduo de 7-metil-guanosina é adicionado à extremidade 5' do
RNA, criando o boné, ou cap (3).
 
O mRNA pronto passa pelo poro nuclear para o citoplasma, onde será traduzido. Por este poro
passam também as duas sub-unidades do ribossomo (separadamente).  Dependendo dos sinais
que o mRNA tiver nas regiões 5'-UTR e 3'-UTR, ele poderá ser exportado para uma organela
(mitocôndria ou cloroplasto), transportado para determinadas regiões da célula (botões
sinápticos, por exemplo) ou ainda formar parte do pool de mRNAs não traduzidos. As duas
regiões UTR têm, na verdade, um importante papel na regulação pós-transcricional da
expressão gênica, mas este assunto não será desenvolvido aqui. basta no momento sabermos que
muitos eucariotos empregam este mecanismo com frequência e, em alguns casos, quase
exclusivamente (como é o caso da Leishmania e do Trypanosoma).
 
 
3. Diversidade da estrutura do gene
 
Embora o diagrama apresentado para a estrutura de um gene eucarioto seja correto, os genes
podem diferir muito em número de exons e no seu tamanho final. A figura abaixo dá alguns
exemplos esclarecedores.
 
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Figura 5: Genes humanos mostram uma grande variação de tamanho e da proporção relativa entre exons e introns.
Nesta figura o tamanho do gene está representado pela barra vermelha e o conteúdo de exons pela porcentagem ao
lado do nome do gene. No caso da imunoglobulina, está mostrado o tamanho do gene na linhagem germinativa.
Considere que a cadeia pesada tem cerca de 440aa, o que corresponde a aprox. 1300 bases, dando uma porcentagem
de exons de 0,1%.
 
Vamos procurar analisar a figura acima, que é bastante densa. Deve-se ter em mente
inicialmente, que o tamanho médio de uma proteína humana é de 450 aminoácidos. Proteínas
muito pequenas costumam conter apenas os domínios funcionais indispensáveis para sua função.
Seus genes são, também, geralmente pequenos. É o caso de todas as proteínas mostradas no
quadro dos genes com menos de 10 kb. Observe também que no quadro há o gene para um tRNA.
O conceito de gene que codifica um RNA, e não uma proteína, é mais uma concessão ao nome
"gene", que está se tornando um conceito cada vez mais amplo e, lamentavelmente, cada vez
mais vago.
 
Ainda com a atenção sobre o quadro dos genes pequenos, fica claro que, à medida que os introns
aparecem nas suas sequências, eles aumentam de tamanho. Assim,  a globina e a molécula de
HLA Classe I não são maiores que o interferon\uf020\uf061, mas seus genes são 2 e 4 vezes maiores,
respectivamente. Se nos movermos para os quadros seguintes, vamos verificar um aumento de
tamanho de genes de 1 e 2 ordens de grandeza, sem que as proteínas que eles codifiquem sejam
significativamente maiores que aquelas do quadro 1: 95% das proteínas humanas têm entre 150
e 800 aminocácidos, e aquelas mostradas nos três quadros da figura acima, exceto pela
apolipoproteína (mais de 4000 aa) e pela distrofina (427 kD, pouco mais de 4000 aa e um mRNA
de aprox. 17.000 bases) , não são maiores que isto. A conclusão a que somos forçados é: os
introns são em geral muito maiores que os exons. Isto pode ser comprovado pela porcentagem
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relativa de introns nos genes dos quadros. No caso extremo do gene da distrofina, com cerca
de 80 exons espalhados por quase 2,5 milhões de pares de bases, das quais perto de 16.000
apenas codificam aminoácidos, os introns são verdadeiramente imensos. Neste caso, e em boa
parte dos demais genes, os exons ficam imersos num conjunto de grandes introns. Por isso a
Natureza desenvolveu um sofisticado sistema de reconhecimento de exons no processo de
splicing. Embora seja comum lermos em livros texto que o spliceossomo reconhece sequências
no início e no fim dos introns, o que também foi dito no item anterior nesta aula, isto é apenas
parte do sistema de reconhecimento da região a ser encadeada. É indispensável que as
fronteiras entre exons e introns seja bem delimitadas e que haja mesmo uma sinalização para a
presença do exon, para que ele não fique "perdido" num "mar" de introns. A figura abaixo
mostra o atual estado de conhecimento deste sofisticado mecanismo. O artigo completo da
revista Nature (julho/2002) pode ser baixado aqui (585 kb).
 
 
Figura 6: Reconhecimento de exons no processo de splicing. Os sítios aceptores de splicing GU e AG são reconhecidos
pela maquinaria de splicing com base na sua proximidade com os exons. Os exons contêm sequências chamadas
ativadores exônicos de splicing (ESE), que são sítios de ligação para as proteínas SR. Quando elas se ligam a estes
sítios no RNA, recrutam as snRNP U1 (pequenas ribonucleoproteínas nucleares) para o sítio aceptor de splicing 5',
localizado mais abaixo do SR, e recrutam o fator de splicing U2AF, tanto a sub-unidade de 65 kD como a de 35 kD,
para as repetições de pirimidina YYYY e para o dinucleotídeo AG do sítio aceptor de splicing 3', respectivamente.
Assim, as proteínas SR recrutam fatores de splicing para formar um complexo de reconhecimento através do exon
(cross exon). As proteínas SR também funcionam no reconhecimento através do intros (cross intron), facilitando as
interações entre a snRNP U1, ligada ao GU, e a snRNP U2, ligada à sequência de ramificação.  
 
Splicing alternativo
O splicing alternativo tem aparecido nos últimos anos como o mecanismo que pode explicar a
enorme diferença entre o tamanho modesto do conjunto de genes humano e a elevada
complexidade do proteoma. Pelo menos um terço, e provavelmente a maioria, dos genes
humanos são alternativamente encadeados, e alguns genes podem gerar milhares de
isoformas de proteínas por eventos complexos de splicing alternativo. A análise do
transcriptoma (conjunto de mRNAs do ser vivo ou da célula em estudo) dependerá do
desenvolvimento de novas tecnologias para atacar a complexidade criada pelo splicing
alternativo. Na página satélite disponibilizada aqui vamos rever apenas as várias
possibilidades de splicing alternativo e examinar alguns exemplos elucidativos.
 
A comparação entre três genes bem estudados, o da \uf062-globina, o do fator VIII e o da HPRT,
encerrará este item, evidenciando todos os pontos discutidos acima. O gene da \uf062-globina cobre
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