Aula_Transcrio

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Transcrição gênica
Prof. Lenaldo Muniz
“Do DNA a proteína”
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Dogma Central da Biologia Molecular
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Dogma Central da Biologia
 Um segmento do DNA (gene) é transcrito em molécula de RNA.
 O mRNA é traduzido em uma proteína
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O que são genes?
Os genes controlam não só a estrutura mas as funções metabólicas das células. 
Quimicamente, cada gene é constituído por uma seqüência de nucleotídeos de DNA que codifica a síntese de um RNA.
O gene geralmente localiza-se intercalado com as seqüências de DNA que não codificam proteínas. 
O DNA não codificante compõe 97% do genoma humano e é necessário para o funcionamento adequado dos genes. 
A soma total dos genes é chamada de genoma. 
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Produtos da transcrição
DNA
mRNA
proteínas
tRNA
acoplador
transportador
rRNA
estrutural
ribossomos
*Ribossomos, mRNA e tRNA constituem a maquinaria para a síntese de proteínas
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Estrutura dos genes de procariotos
Grupos de genes envolvidos com uma determinada função celular são controlados por um único promotor e são expressos simultaneamente - operons
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Estrutura dos genes de eucariotos
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Para um gene existe uma região promotora cuja expressão é independente de outros genes
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TRANSCRIÇÃO
 Processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da informação contida em um segmento de nucleotídeos de uma molécula de DNA fita dupla (gene).
 A transcrição representa a diversidade e a complexidade da expressão dos genes contidos em um determinado genoma.
 Enquanto a síntese de DNA é precisa e uniforme a transcrição reflete o estado fisiológico da célula e, portanto, é extremamente variável para atender às suas necessidades.
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 Apenas uma das fitas do DNA é utilizada como molde, portanto, a molécula de RNA sintetizada é complementar à fita de DNA que lhe deu origem e idêntica à outra fita de DNA, sendo as timinas substituídas por uracilas
 Em 1960, Hurwitz, Stevens e Weiss descobriram, independentemente, uma enzima capaz de sintetizar RNA na presença de DNA fita dupla e dos nucleotídeos A, U, C, G.
 Esta enzima foi denominada RNA polimerase.
CARACTERÍSTICAS DA TRANSCRIÇÃO
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CARACTERÍSTICAS DA TRANSCRIÇÃO
Complementaridade 
 ( T = U)
Síntese 5'  3‘
Enzima chave: RNA Polimerase 
 Funções 
reconhece e se liga ao promotor
desnaturam DNA
mantém estável a dupla fita aberta
mantém estável DNA:RNA
terminam síntese
restauram DNA
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RNA Polimerase
RNA polimerases são proteínas que se ligam ao DNA e “processam” o DNA da extremidade 5’para a extremidade 3’, gerando o RNA. 
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 RNA polimerase bacteriana consiste de múltiplas subunidades
 RNA polimerase melhor caracterizada. 
 Responsável por quase toda a síntese de mRNA e de toda a síntese de rRNA e tRNA em eubactérias.
 A enzima completa (holoenzima) é formada por:
 subunidades β: centro catalítico – se liga à fita molde de DNA, ao RNA e aos ribonucleotídeos.
 subunidade α: necessária para reunião da enzima – reconhecimento de seqüências promotoras e interação com fatores de regulação.
 Subunidade δ: reconhecimento de regiões promotoras.
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RNA polimerase em eucariotos
Existem vários subtipos de RNA polimerases envolvidas na síntese de RNAs específicos:
. RNA polimerase I – localizada no nucléolo e responsável pela síntese do RNA ribossômico
. RNA polimerase II – localizada no nucleoplasma e responsável pela síntese do RNA mensageiro
. RNA polimerase III – também localizada no nucleoplasma e responsável pela síntese do RNA transportador
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A RNA polimerase depende da presença de fator δ
 A holoenzima pode ser dividida em dois componentes: o núcleo e o fator δ
Apenas a holoenzima pode iniciar a transcrição,mas é o fator δ que garante que a enzima se ligue estavelmente ao DNA em uma região promotora. O fator se desliga da enzima após as primeiras 8-9 bases.
 O núcleo pode sintetizar o RNA à partir do molde, mas não iniciar a transcrição em um sítio correto. 
 O fator δ produz a modificação na afinidade na RNA polimerase por DNA que é alta.
 No entanto, o fator δ confere habilidade de reconhecer sítios de ligação específicos, promovendo a ligação da holoenzima aos promotores firmemente. 
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Existe divisão de trabalho entre o cerne da enzima, que faz a elongação durante a transcrição e um fator sigma, envolvido da seleção do sítio onde ocorrerá ligação da holoenzima.
 Existe mais de um tipo de fator sigma, cada um específico para uma classe diferente de promotores?
A substituição de fatores sigma pode controlar iniciação
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Características da transcrição
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FASES DA TRANSCRIÇÃO
1.INÍCIO
Reconhecimento de seqüências específicas no DNA
(Promotor)
2. ALONGAMENTO
Incorporação dos ribonucleotídeos trifosfatos
3. TERMINAÇÃO
Seqüências de terminação no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida
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FASES DA TRANSCRIÇÃO
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INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
 O DNA apresenta seqüências específicas, denominadas PROMOTORES, que sinalizam exatamente onde a síntese do RNA deve ser iniciada.
 Os promotores são, primeiramente, reconhecidos por fatores de transcrição que, ligados ao DNA, interagem com outros fatores, formando um complexo ao qual a RNA polimerase se associa.
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INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
 As seqüências reguladoras da transcrição podem ser divididas em: 
elementos promotores: seqüências de 100 a 200 nucleotídeos próximos ao sítio de início da transcrição que possuem seqüências consenso TATA denominadas “TATA box”
 elementos “enhancer” ou amplificadores: seqüências pequenas de DNA que podem ocorrer na região 5’ do gene. Ativam a expressão do mesmo.
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Amplificam o sinal 100 vezes e os fatores de transcrição que se ligam a eles são chamados ativadores
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ALONGAMENTO DA CADEIA
A RNA polimerase desliza ao longo da fita molde extendendo uma cadeia de RNA crescente no sentido 5’ 3’ através da adição de ribonucleotídeos trifosfatos.
Este processo ocorre até a RNA polimerase encontrar uma seqüência específica no DNA que determina o término do alongamento.
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ALONGAMENTO DA CADEIA
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TÉRMINO DA TRANSCRIÇÃO
 Quando a RNA polimerase encontra o sítio de terminação na fita molde, ela se desliga do DNA juntamente com a nova cadeia de RNA sintetizada devido à uma desestabilização do complexo de transcrição
 O desligamento do RNA do sistema provoca a ruptura do complexo de transcrição e as fitas do DNA são renaturadas
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O PROCESSAMENTO DO RNA
Os diferentes RNAs sintetizados no processo de transcrição são chamados de transcritos primários ou hnRNA;
Na maioria das vezes, esses transcritos não representam a molécula madura, ou seja, aquela cuja seqüência e estrutura correspondem à forma final do RNA funcional;
Esses transcritos necessitam sofrer modificações que fazem parte do processamento do RNA.
Este RNA precursor é sintetizado no núcleo e sofre várias alterações transformado-se no que se chama mRNA maduro ou processado. O RNA maduro é, então, transportado ao citoplasma onde será traduzido
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Gene
RNA polimerase
hnRNA
mRNA
Citoplasma
Transcrição
Processamento
Núcleo
Tradução
proteína
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Adição da cauda poli-A
 A maioria dos mRNAs possui uma seqüência de resíduos de adenina na sua extremidade 3’ que é chamada de cauda poli-A e é adicionada à molécula durante a transcrição.
 Quando se reconhece a seqüência AAUAAA, altamente conservada e localizada 10 a 30 nucleotídeos “upstream” ao sítio de poliadenilação, é um sinal de que a molécula está terminando e que deve ser adicionada a cauda poliA à extremidade da mesma.
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PROCESSAMENTO DO mRNA
“Splicing”
 Após a adição do “cap” 5’ e da cauda poliA, a molécula de pré-mRNA sofre o processo de excisão dos introns e junção dos éxons, mecanismo conhecido como “splicing” 
 Éxon – seqüência codificante
 Introns – sequencias não codificantes
 Os íntrons apresentam um grau de conservação maior do que os éxons além de apresentarem uma característica muito importante: os primeiros e os últimos dois nucleotídeos da extremidade 5’ e 3’, GU e AG, são altamente conservados.
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Estrutura do mRNA antes do splicing
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RNAm liga-se as Ribonucleoproteínas nucleares pequenas (snRNPs)
O splicing é mediado por um complexo enzimático: “spliceossomo”
 ajuda a clivar no sítio de splicing
remove os introns
une os éxons anteriores e posteriores
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PROCESSAMENTO DO mRNA
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