UFF RNA Estrutura, Função e Transcrição (Medicina)

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Professor Dr. Bruno Kaufmann Robbs
E-mail: robbs.punf@gmail.com
Universidade Federal Fluminense (UFF)
Campus Universitário de Nova Friburgo
Departamento de Ciências Básicas
ORGANIZAÇÃO MOLECULAR:
Lehninger. Principles of Biochemistry, 4th Edition.
Cada tipo de macromolécula é feito a partir de subunidade simples.
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Figure 2-29 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
As macromoléculas são abundantes nas células:
Figure 2-17 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
SUBUNIDADES
POLÍMEROS
As macromoléculas das células…
A partir de pequenos blocos, é possível fazer longas unidades, que desempenham funções biológicas complexas. Aqui vimos representadas as quatro principais famílias de moléculas orgânicas.
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Figure 2-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
… são formadas a partir de subunidades:
Aqui vemos três famílias de macromoléculas. Os polímeros são formados a partir de subunidades que se ligam através de ligações covalentes.
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Estrutura e Função do RNA:
Transcrição
Dogma Central da Biologia
Molecular
DNA: a base da hereditariedade
Enzimas
Proteínas Estruturais
Transdução de Sinal
...
Síntese de Polissacarídeos, lipídeos... 
Figure 1-2a Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008)
Nucleotídeo
SUBUNIDADES DO DNA E RNA
Nucleotídeo
Nucleosídeo
Nucleotídeo
Nucleotídeos:
Açucar
DNA
RNA
DNA e RNA: nucleotídeos
Bases nitrogenadas
DNA e RNA: nucleotídeos
Uracila = RNA
Timina = DNA
pirimidinas
purinas
Lehninger. Principles of Biochemistry, 4th Edition.
DNA: nucleotídeos
Fosfato
Pentose
Base Nitrogenada
Figure 2-17 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
SUBUNIDADES
POLÍMEROS
As macromoléculas das células…
A partir de pequenos blocos, é possível fazer longas unidades, que desempenham funções biológicas complexas. Aqui vimos representadas as quatro principais famílias de moléculas orgânicas.
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Há outras tarefas importantes:
ATP, GTP, CTP!!!
AMPciclico
Figure 2-26 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Nem todo nucleotídeo polimeriza!
O ATP serve como carreador de energia:
Figure 2-27 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
ADENOSINA TRIFOSFATO
ADENOSINA DIFOSFATO
Ligação de alta energia
AMP
adenilil ciclase
ADENOSINA MONOFOSFATO
Lehninger. Principles of Biochemistry, 4th Edition.
O AMP cíclico serve como mensageiro secundário:
Vias de sinalização
5´
3´
DNA e RNA: polimerização
P
P
P
fita simples de DNA ou RNA
Figure 1-2d,e Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008)
fita dupla de DNA
dupla hélice de DNA
DNA: estrutura
O código está na sequencia de nucleotídeos
A dupla fita complementar: facilita a cópia do DNA
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RNA: estrutura
Fita simples
Pode apresentar estrutura secundária complexa!
O processo por meio do qual a ordem de bases é passada do DNA para o RNA é chamado de transcrição.
A transcrição é realizada por um complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase, composta de várias subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de um molde de DNA.
Em procariotos existe 
apenas um tipo de RNA 
polimerase enquanto nos 
eucariontes existem três.  
Transcrição (DNA-RNA)
Semelhante a Replicação:
A transcrição também ocorre no sentido 5’3’
Pareamento:
A – U
G – C
Necessita:
- RNA polimerase
- Nucleotídeos tri-fosfatos
- Molde de DNA
Ao contrário da replicação, envolve certos trechos do DNA, os genes, e ocorre durante toda a vida normal da célula (não apenas de duplicação celular).
É o primeiro passo para a expressão gênica, que significa a transformação do que é informação (DNA) para o que é uma característica do organismo. 
Esse processo ocorre em três etapas principais, a iniciação, o alongamento e o término, cada um contendo fatores específicos. 
Transcrição (DNA-RNA)
Função
Iniciação da transcrição
Enzimas específicas desfazem da dupla-hélice do DNA.
Este processo ocorre apenas no gene que deverá ser transcrito.
A síntese de RNA começa em regiões do DNA chamadas de promotoras (PROMOTORES) - sequências específicas reconhecidas pela RNA-polimerase - que direcionam a transcrição dos genes.
Em procariotos, duas dessas regiões estão presentes a cerca de 10 e 35 pares de bases acima do ponto de início da transcrição. 
São  elas: 5’ TATATT 3’ e 5' TTGACA 3’, respectivamente. 
Nos eucariotos a principal região promotora é conhecida como TATA box. 
Se ligam a RNA-Polimerase
Iniciação da transcrição:
promotores
Iniciação da transcrição:
promotores
Fatores de Transcrição Gerais:
- Proteína ligadora de TATA (TBP)
- Fator de Transcrição II (D; B; E; F; H)
- Início da Transcrição
A RNA-pol atua apenas em uma das fitas de DNA.
A fita utilizada é sempre a mesma e denominada fita codificante ou ativa.
A RNA-pol encaixa ribonucleotídeos, produzindo uma única fita de RNA, complementar à fita de DNA que serve de molde.
Alongamento da transcrição
Alongamento da transcrição:
direção da transcrição
O pareamento será A → U, C → G, T → A e G → C. (Hibrido DNA-RNA)
Quando pelo menos dois ribonucleotídeos são colocados, a RNA-pol estabelece uma ligação entre eles: a molécula de RNA foi iniciada.
À medida que o RNA vais sendo sintetizado, o DNA é despareado à sua frente. 
Alongamento da transcrição
O RNA recém-formado vai se desligando do DNA que lhe serviu de molde.
Quando chega ao final do gene (há uma sequência que o indica) a RNA-pol se desprende do DNA e a molécula de RNA é liberada.
A molécula de DNA é pareada e se fecha.
Termino da transcrição
Iniciação
Alongamento
Termino
TRANSCRIÇÃO: processo completo
Localizam-se tanto no núcleo quanto no citoplasma.
São formados por uma só cadeia simples de nucleotídeos com ribose e uracila ( no lugar de timina).
Há três tipos principais de RNA: 
 - RNA-m (RNA mensageiro)
 - RNA-t (RNA transportador ou de transferência)
 - RNA-r (RNA ribossomal).
Tipos de RNA
Tipos de RNA
Tipos de RNA:
RNA-mensageiro (RNA-m)
Determina a posição dos aminoácidos nas proteínas, através da sequência de bases de sua molécula. 
É o único que será traduzido (gerará proteínas).
Existe tanto no núcleo (onde é sintetizado) quanto no citoplasma, onde se associa aos ribossomos para a síntese de proteínas.
É formado sempre que for necessário e depois de exercer sua função é degradado para que os nucleotídeos possam ser reciclados.
Cada conjunto de 3 bases do RNA-m é chamado códon e codifica apenas um determinado aminoácido.
1 códon = 1 aminoácido
1 aminoácido = 1 ou mais códons
O código genético é degenerado (veremos mais tarde).
Tipos de RNA:
RNA-mensageiro (RNA-m)
Em eucariotos o RNA-m recebe uma modificação em seu início (terminal 5´ ) chamado de CAP
É um nucleotídeo de Guanina modificado (metilado) invertido.
Modificação do RNA-m:
Capeamento
Modificação do RNA-m:
Capeamento e poliadenilação
Processamento (splicing) do RNA-m
Processamento (splicing) do RNA-m
Ocorre somente em células eucariotas.
As sequências de DNA que serão expressas (vão aparecer no produto final) são chamadas de éxons.
As sequências de DNA que não serão expressas (não vão aparecer no produto final) são chamadas de íntrons.
O gene inteiro é transcrito em um RNA-m precursor.
No processamento os íntrons são retirados e os éxons são unidos para formar o RNA-m maduro que será traduzido no citosol.
Processamento (splicing) do RNA-m
Tipos de RNA
Processamento (splicing) do RNA-m:
Splicing alternativo
Processamento (splicing) do RNA-m:
Splicing alternativo
É o que ocorre em maior quantidade.
É encontrado no nucléolo, onde é produzido e no citoplasma, associado a proteínas, formando os ribossomos.
Nos ribossomos ocorrerá a síntese das proteínas. 
Os ribossomos (RNA-r + proteínas)são os sítios da tradução.
Tipos de RNA:
RNA ribossomal (RNA-r)
É o que ocorre em menor quantidade.
Capaz de se combinar de modo reversível, com certos aminoácidos que serão transportados por ele para formar as proteínas.
Sintetizado no núcleo e passa imediatamente para o citoplasma.
Cada RNA-t é capaz de reconhecer um determinado aminoácido e um determinado códon no RNA-m.
Tipos de RNA:
RNA transportador (RNA-t)
Tipos de RNA:
RNA transportador (RNA-t)
Tipos de RNA:
RNA transportador (RNA-t)
- Funcionam como adaptadores: existe pelo menos 1 RNA-t para cada aminoácido
Tipos de RNA:
RNA transportador (RNA-t)
Tipos de RNA
microRNA
 Os microRNAs (ou miRNAs) são pequenos RNAs, com cerca de 20 a 22 nucleotídeos.
 Presentes em plantas e animais.
 Resultantes da clivagem de um RNA maior não codificante chamado pri-miRNA de primitive-miRNA, que possui uma estrutura secundária em forma de grampo. 
Funções: 
 miRNAs ligam-se ao complexo RISC (complexo de indução do silenciamento de RNA).
 Esse complexo se liga a mRNA que possuem complementariedade ao miRNA.
 Essa ligação direciona a clivagem do mRNAs ou induzem a repressão da tradução, atuando desta forma na repressão da expressão gênica.
microRNA
siRNA
 siRNA (do inglês: small interfering RNA) 
 São pequenos fragmentos de RNA que medem aproximadamente 23 nucleotídeos
 siRNA são produtos da clivagem de longas moléculas de RNA dupla fita (dsRNA) pela ação da nuclease Dicer
 Podem ser introduzidos exogenamente à células.