Genética: Replicação, Transcrição e Produção de Proteínas

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Prof Rafael – aula 03
GENÉTICA
REVISÃO
Replicação/Duplicação: responsável pela hereditariedade / sem eles nossas células perderiam metade da nossa quantidade de DNA a cada geração. 
Bolha de replicação (forquilha de replicação) DNAgirase tira a tensão abre/ quebras minhas ponte de Hidrogenio – DNA helicase SSB protegem as fitas simples DNA polimerase 3 sintetiza DNA/ adiciona nucleotídeos na ponta 5’para 3’ para que a anterior funcione precisa que exista uma ponta 3’ OH solta – fornecida pela PRIMASE, adiciona um primer de RNA vai ser usada para transcrever a fita continua (5/3) e fita descontínua(“”5/3””) é usado 1 primer de RNA na fita contínua E VÁRIOS na fita descontínua repliquei um pedaço de fita descontinua e ele ainda não está ligado com a outra – Fragmento de Okasaki RNA polimerase I – retira o primer de RNA da fita faz a ligações que permaneceram abertas – DNAligase. 
>tira ou coloca as histonas de acordo com a necessidade – COMPLEXO MODELADOR DE CROMATINA 
--------- resultado é o DNA totalmente replicado/duplicado.
TRANSCRIÇÃO 
Cópia de um molde de DNA – cópia na forma de RNA.
(Processo de retirar a receita do bolo e passar para quem vai fazer o trabalho.)
GENE- unidade de herança (DNA) localizada em posição fixa no cromossomo // Toda a informação necessária para produzir uma proteína. 
Essa informação necessária é dividida de acordo com a sua função – ou seja, nem tudo que esta nesse meu gene vai ser passado para a proteína que vou estar formando.
REGIÃO REGULATÓRIA: vai regular a forma como esse DNA vai ser produzido
Região 5’-3’ – escolheu-se marcar o DNA - equivalente a fica que vai ser codificada em RNA // vai acontecer a produção de RNA a partir de DNA, atendendo as necessidades fisiológicas da célula*
Região 3’
REGIÃO PROMOTORA: responsável pela ligação da maquinaria protéica que vai levar ao processo transcricional.
ANTES – bolhas de replicação// AGORA – forquilha de transcrição!! 
Ativação ou expressão diferencial de genes = produção específica e regulada de proteínas-----depende do tipo celular que a gente vai ter, muda de acordo com o tecido, alimentação, estímulos ambientais.
TODAS AS CÉLLULAS TEM A MESMA QUANTIDADE DE DNA e TEM DNA SUFICIENTE PRA PRODUZIR UM ORGANISMO.
QUAL FITA DEVERÁ SER USADA PARA TRANSCREVER?
Devemos localizar o promotor – depende em qual das fitas o promotor vai estar localizado e qual a direção.
A transcrição vai ocorrer no sentido 5’3’ ----------- SEMPRE!!!!!
Isso faz com que SEMPRE se use como molde a fita que está no sentido 3’5’
- Apenas UMA fita é utilizada como molde (Diferente da replicação) e a outra é a fita codificadora
FITA CODIFICADORA (5’3’)– cópia do RNA transcrito.
FITA MOLDE (3’5’) – complementar ao RNA transcrito (e a fita codificadora também né)
Fita de RNA produzido (5’3’)
RNA polimerase: vai adicionando nucleotídeos baseado na sequencia do DNA – da fita molde.
(arrumar na imagem acima: a fita de RNA formada, que está em vermelho, é sentido 5’3’, igual o sentido da fita codificadora)
LEMBRANDO:
Fita molde /// é complementar ao RNA ------ Fita codificadora ///idêntica a fita de RNA
ONDE OCORRE A TRANSCRIÇÃO?
DNA ta no núcleo – os ribossomos estão no citoplasma 
Em algum momento o RNA vai sair do núcleo e ir para o citoplasma onde ele vai ser traduzido e seguir sua função de formar uma proteína...
Isso vai implicar um processamento do nosso RNA
DOIS PRINCIPAIS TIPOS DE RNA
RNA informacional – carregam uma inf de produção protéica mRNA mensageiro
RNA funcionais – não são traduzidos – realizar um trabalho no nível de RNA tRNA e rRNA
RNAm vai virar proteína, RNAt e RNAr vai ajudar issu!
COMO A RNApolimerase RECONHECE O LOCAL ONDE COMEÇA A TRANSCRIÇÃO? Região onde vai começar a transcrição é a REGIÃO PROMOTORA.
Onde inicia a transcrição é chamado = nucleotídeo +1
Região promotora – sequencias diferentes de gene pra gene, mas que apresentam uma similaridade.
MAPA DA ESTRUTURA DO GENE
REGIÃO REGULATÓRIA não vai passar para o RNA, afinal ela serve apenas para chamar, recrutar e ligar as proteínas.
RNA vai começar a ser produzido = SÍTIO DE INÍCIO DE TRANSCRIÇÃO
Por convenção a primeira letra que vai aparecer no RNA é chamada de “+1”e assim segue +2, +3...
...-1 = não vai ser passada para o RNA.
(Para que o mRNA vire uma proteína – tem que ter um SÍTIO DE INÍCIO DE TRADUÇÃO)
-------A região que vai começar a virar proteína é relativamente pequena com relação ao meu gene como um todo
Essa REGIÃO CODIFICADORA vai passar por um processamento e ainda vai ter retirados os seus introns 
ENTÃO, O QUE VAI VIRAR PROTEÍNA MESMO MESMO? Apenas os exons, e esse sim vão conter a sequencia codificadora – CDS
CDS região que vai MESMO virar proteína!!
- É importante ter essa estrutura completinha para se guiar ao longo de todo o processo...
Em humanos não existe sobreposição gênica 
REGIÃO PROMOTORA / PROMOTOR 
Vai estar antes do ciclo de transcrição (vai só guiar o que vai ser feito)
A escolha da fita molde depende da localização no gene.
Composto por 100 (mais ou menos) pares de base de uma região específica
RNA polimerase vai reconhecer a sequencia promotora
Tatabox: uma das principais regiões promotoras da maioria dos seres humanos, posição -10 mais ou menos ------------ vai ser responsável pela ligação da RNApolimerase em suas proteínas e abertura da fita
Região -35: importante também .	
		Regiões com sequencias específicas que vão carregar a RNApolimerase.
Vou fazer uma leitura de 3’ para 5’ /// uma produção de 5’ para 3’
A primeira ponta que vai sair para fora da minha RNApolimerase vai ser a minha 5’
Qual o trabalho exercido pela minha RNApolimerase? Vai adicionar nucleotídeos que possuem uma ribose como sua pentose
tRNA 
RNA funcional – forma específica (nesse caso de cruz)
É quem carrega os aminoácidos especificadamente pra dentro do meu processo.
	
TRANSCRIÇÃO 
O processo em si (produção)
RNApolimerase
Fatores importantes para RNA eficiente (processamento)
Regulação gênica
inibidores
3 FASES
INICIAÇÃO
RNApolimerase reconhecendo o meu promotor/ recebe auxílio de alguns fatores acessórios/ faz LIGAÇÃO e ABRE a fita
Requer a região regulatória 5’ + promotor
-Proteínas de reconhecimento (por exemplo) = TBP, proteína que se liga lá na região promotora -10 (tatabox) e vai promover um sinal químico para que a gente tenha uma ligação dessa RNApolimerase.
Região regulatória 5’ RNApolimerase se ligando na sequencia -35 e -10 do Promotor após acontecer o reconhecimento abertura da fita de DNA na formação de uma bolha de transcrição 
TF2H fosforila a RNApolimerase (fazendo com que ela se ative) início da transcrição RNApolimerase começa a percorrer toda a sequencia do gene para sintetizar o novo RNA (processo de alongamento)
RNApolimerase encontra uma Região Regulatória 3’ (recebe um sinal para terminar) RNApolimerase é desfosforilada (fazendo com que ela desative)
ELONGAMENTO
RNApolimerase lendo a fita molde e produzindo RNA
Sempre na direção 5’ para 3’q
TÉRMINO
Desacoplamento
RNApolimerase recebe um sinal para desligar da fita e parar a transcrição ali.
Requer a região regulatória 3’ 
REGIÃO REGULATÓRIA 5’ – dá sinal para começar (INICIAÇÃO)
REGIÃO REGULATÓRIA 3’ – dá sinal para finalizar (TÉRMINO)
VÁRIAS FORMAS DE RNApolimerase
RNApolimerase I, II, III 
Precisam de fatores adicionais/acessórios de transcrição
Ao mesmo tempo que temos a RNApolimerase se ligando nesse PROMOTOR, temos aqui atrás temos regiões regulatórias.
Por exemplo ------- só vou precisar produzir alcooldesidrogenase/amilase se tiver alcool/amido no meu organismo. PRINCÍPIO DA REGULAÇÃO GENICA
RNApolimerase tem uma região chamada de CAUDA CTD
Essa cauda CTD vai receber fosforilação (fosforilação pela proteína TF2H)
Tal MUDANÇA CONFORMACIONAL vai regular os processos tanto de ÍNÍCIO/ELONGAMENTO/TÉRMINO quanto o processamento do RNA.
O que acontece é que a gente tem uma série de repetições de 8 aminoácidos que possuem3 serinas que podem ser fosforiladas
FOSFORILAÇÃO? Adição de fosfato
MUDANÇAS CONFORMACIONAIS/FOSFORILAÇÕES IMPORTANTES
Processo de iniciação ---------------- uma serina fosforilada -**
Processo de elongamento---------- duas serinas fosforiladas
Processo de termino ----------------- todas as serinas fosforiladas 
Indica INÍCIO da transcrição e adição do que é 5’, importante por recrutar as proteínas, quando ela está fosforilada ela vai auxiliar.
Então quando eu mudo essa conformação/ realizo essa fosforilação eu não pego mais as proteínas que vão fazer o CAP e sim as proteínas que vão fazer o SLIPINCIG (que é a retirada dos ÍNTRONS)
Depois quando eu tenho o término da transcrição, o que vai acontecer é que você desacopla o RNA e produz a cauda.
ENTÃO..... a cauda CTD, por receber fosfatos em regiões e posições diferentes, ela tem um sinal aqui que vai chamar algum tipo de proteína, dependendo do que estiver fosforilado 
Lembrando que esse PROCESSAMENTO do RNA vai acontecer dentro do NÚCLEO, pq o RNA precisa estar prontinho/ maduro para ser exportado para o citoplasma.
PROCESSAMENTO DO mRNA FORMADO
Esses 3 processos são importantes para a produção de RNA eficiente!!!!!!
Adição do 5’ CAP
Slinping ou encadeamento
Cauda de poli(A) na região 3’
 CAP e Cauda poli(A) = proteção das duas pontas do RNA (5’ e 3’)
Slincing = retirada dos introns
-Quantidade absurda de proteínas que vão auxiliar no processo de TRANSCRIÇÃO, hehe. ( e olha que as que foram apresentadas são apenas as que vão auxiliar a RNApolimerase, ainda existe as regularótias...)
Essa é a parte de REGULAÇÃO GÊNICA
E depois de começar a regulação...
FOSFORILAÇÃO DA CAUDA DIFERENCIAL CTD ----- Importante para iniciação do processo.
Fosforilação 1
Fosforilou a cauda CTD da RNApolimerase chama a enzima e vai produzir o CAPadição de CAP à ponta 5’ do mRNA formado.
CAP é necessário para proteger o RNA da degradação e para auxiliar na tradução 
Fosforilação 2
mRNA totalmente transcrito, tem uma região/sequencia sinal para a Poliadenilação
Fosforilou a cauda CTD da RNApolimerase vai acontecer a adição da Cauda poli(A) à ponta 3’ 
Cauda Poli(A) também é necessária para evitar que esse mRNA seja degradado e auxilia no processo de tradução.
Fosforilação 3
Fosforilou novamente começa o processo de SLIPINCG que é a retirada dos íntrons e ligação de éxons,
 (para fazer isso vamos precisar de uma série de proteínas)
RETIRADA DE INTRONS (splincing / encadeamento)
INTRON É IMPORTANTE POR QUÊ? 22 mil genes e 100 mil proteínas diferentes. COMO ISSO ACONTECE? Splincing alternativo - devido a necessidade do tecido - pode ser retirado um intron, adicionado outro, retirar um éxon e um intron... Vai gerar uma maior gama de proteínas diferentes/ maior variabilidade protéica vindo de um único gene!!! É o que a gente vê na realidade.....
SPLICING ALTERNATIVO =  Processo pelo qual os éxons se ligam de formas diferentes durante o processamento do RNA
Permite que uma única fita de mRNA recém-sintetizada sofra diversas possibilidades de processamento, aumentando consideravelmente o número total possível de proteínas.
-- mRNAprimario vai receber capeamento 5’ vai passar por splicing vai receber a adição da cauda poli(A)
(Passos importantes para a exportação de mRNA)
INIBIDORES DE TRANSCRIÇÃO
Inibidores da transcrição, como a Actinomicina D,funcionam se intercalando no DNA e deformando o DNA, assim a RNApol não consigue se movimentar na fita, não ocorrendo a transcrição. 
Já a Rifampicina,pode se ligar a RNApol inibindo a sua função. A alfa-amanitina do cogumelo 'Amanita phalloides' pode romper a formação de RNAm
TRANSCRIÇÃO
na região regulatória 5’ encontra-se a região promotora
RNApolimerase se ligando na sequencia -35 e -10 do Promotor
 após acontecer o reconhecimento = abertura da fita de DNA na formação de uma bolha de transcrição 
TF2H fosforila a RNApolimerase fazendo com que ela se ative
(início da transcrição )
RNApolimerase começa a percorrer toda a sequencia do gene para sintetizar o novo RNA
 (processo de alongamento)
RNApolimerase encontra uma Região Regulatória 3’ e recebe um sinal para terminar a formação do mRNA
RNApolimerase é desfosforilada fazendo com que ela desative e encerre.
(término da transcrição)
Fosforilação da Cauda CTD da RNA polimerase e adição do CAP 5’
Fosforilação da Cauda CTD e adição da Caula Poli(a) – ponta 3’
Fosforilação da Cauda CTD e realização do Splincig.
mRNA pronto para ser exportado