transcrição

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out/2007
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Dogma Central da Biologia
Como o DNA se relaciona com as proteínas? 
 - É feita uma cópia (negativa) de um trecho de DNA (transcrição)
 - mRNA é traduzido em proteínas (tradução) 
São segmentos úteis de DNA (ou RNA – em alguns organismos). Toda sequência de nucleotídeos necessária para a síntese de uma cadeia polipeptídica ou de RNA funcionais. 
Gene
Definição molecular atual
Promotor
E1
I1
E2
I2
E3
PoliA
Interruptor do gene
Fatores transcricionais
RNA polimerase
Sequência não-codante
Splicing
Cauda de poliadenina
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O molde é local
Genes podem estar numa ou noutra fita do DNA
A escolha da fita molde depende da localização e orientação do promotor
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Transcrição
O que é?: processo de cópia do DNA em RNA
Pra quê serve?
Para ativação e desativação diferencial de genes
Define o repertório de genes ativos a cada instante, o transcriptoma
Muda de acordo com o tecido, alimentação, estímulos ambientais
Genoma “ativo” no tempo
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E onde fica o RNA?
É feito no núcleo e depois vai pro citoplasma
Mas procarioto não tem núcleo...
Por isso se diz que sua
transcrição é acoplada 
com a tradução
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O acoplamento
transcrição-tradução
Atenção: só em procariotos
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Eucariotos
O RNA vai para o citoplasma
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E pra quê serve o RNA mesmo?
Ele é um intermediário do DNA (adaptador de Crick) para regular a produção de uma proteína
Quanto mais se “precisa” da proteína, mais RNA dela é produzido => Regulação da transcrição
Fatores de transcrição
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TRANSCRIÇÃO
 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.
DNA
Transcrição
DNA
RNA
RNA POLIMERASE
 Reconhece e liga-se a sequências específicas de DNA;
 Desnatura o DNA expondo a sequência de nucleotídeos a ser copiada;
 Mantém as fitas de DNA separadas na região de síntese;
 Renatura o DNA na região imediatamente posterior à da síntese;
 Sozinha, ou com o auxílio de proteínas específicas, termina a síntese do RNA.
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
tRNA
-Estrutura secundária com grampos e alças formando um trevo
-Alto número de bases modificadas depois da sua transcrição
Processamento do precursor do tRNA
tRNA maduro
Modificação das bases
Processamento
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Ribossomo bacteriano
70S (2,7 x 106)
Ribossomo Eucariótico
80S (4,6 x 106)
rRNAs:
Processamento do precursor do rRNA
Metilação das bases
Clivagem
RNAs maduros
RNA precursor 30S
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TRANSCRIÇÃO
 Reação ocorre entre o radical hidroxil da extremidade 3’ de um ribonucleotídeo e o grupo fosfato do carbono 5’ do ribonucleotídeo a ser incorporado
 A reação processa-se no sentido 5’ 3’ e a fita de DNA copiada é a de sentido 3’ 5’
 Diferentemente da DNA polimerase, a RNA polimerase não necessita de um iniciador (primer) para processar a síntese da nova fita
Bolha de transcrição
Fita molde
RNA polimerase
Direção da transcrição
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TRANSCRIÇÃO
1.INÍCIO
Reconhecimento de sequências específicas no DNA
2. ALONGAMENTO
Incorporação dos ribonucleotídeos
3. TERMINAÇÃO
Sequências no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
 O DNA apresenta sequências 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.
Promotores de genes bacterianos
Região -10
Região -35
Posição +1
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Os promotores procarióticos
-35 box e o TATA box
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Início da Transcrição
Reconhecimento e Ligação ao promotor
Deslocamento da subunidade sigma
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Substituição do fator sigma controla a iniciação: Os distintos fatores sigma reconhecem promotores diferentes
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
 As sequências reguladoras da transcrição podem ser divididas em: 
	. elementos promotores: sequências de 100 a 200 nucleotídeos próximos ao sítio de início da transcrição que possuem sequências consenso TATA denominadas “TATA box”
	. elementos “enhancer” ou amplificadores: sequências pequenas de DNA que podem ocorrer na região “upstream” do gene. Ativam a expressão do mesmo.
Amplificam o sinal 100 vezes e os fatores de transcrição que se ligam a eles são chamados ativadores
As fitas do DNA se separam 10 bases upstream ao sítio de iniciação, mais especificamente no “TATA box”.
A fita molde fica exposta e, desta forma, a síntese da cadeia complementar de RNA pode ser iniciada.
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
ALONGAMENTO DA CADEIA
A polimerase desliza ao longo da fita molde extendendo um cadeia de RNA crescente no sentido 5’ 3’ através da adição de ribonucleotídeos.
Este processo ocorre até a RNA polimerase encontrar uma seqüência específica no DNA que determina o término do alongamento.
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
Diferenças e semelhanças entre eucariotos e procariotos
Mas, em eucariotos a transcrição está separada da síntese de proteínas (tradução) pela membrana nuclear
Em procariotos a tradução (síntese de proteínas) e a transcrição são praticamente simultâneas
Os eucariotos processam extensivamente o RNA destinado a se tornar mRNA; transcritos primários em eucariotos recebem um "capuz" na extremidade 5' e uma cauda poli A na extremidade 3'
Nos eucariotos quase todos os mRNAs são clivados; introns são retirados para formar mRNAs com mensagens contínuas 
O PROCESSAMENTO DO RNA
 Os diferentes RNAs sintetizados no processo de transcrição são chamados de transcritos primários;
 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.
PROCESSAMENTO DO mRNA
O transcrito primário da molécula de mRNA é também conhecido como pré-mRNA
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
PROCESSAMENTO DO mRNA
 Após o início da transcrição da molécula de mRNA é adicionado um resíduo de guanina à sua extremidade 5’.
 Este resíduo chamado “cap” sofre, então, metilação (adição do radical metil) na posição 7 da guanina resultando na formação do nucleotídeo 7-metilguanilato.
 O “cap” protege a extremidade 5’ da ação de exonucleases e, também, é utilizado para reconhecimento, pelo ribossomo, do sítio de início do processo de síntese protéica.
PROCESSAMENTO DO mRNA
 A maioria dos mRNAs possui uma seqüência de resíduos de adenina na sua extremidade 3’ que é chamada de cauda poliA 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 poliAà extremidade da mesma.
PROCESSAMENTO DO mRNA
 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 exons, mecanismo conhecido como “splicing” e migra para o citoplasma da célula. 
 Os introns apresentam um grau de conservação maior do que os exons 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.
RNAm liga-se as Ribonucleoproteínas nucleares pequenas (snRNPs)
 Splicing mediado por spliceossomo:
Utiliza ATP
FUNÇÃO:
 ajuda a clivar no sítio de splicing
remove intron
une os éxons anteriores e posteriores
PROCESSAMENTO DO mRNA
 Splicing:
FUNÇÃO:
 ajuda a clivar no sítio de splicing
remove intron
impede afastamento dos éxons
une os éxons
PROCESSAMENTO DO mRNA
Estrutura do mRNA
PROCESSAMENTO DO mRNA
 Um transcrito primário pode ser processado de diferentes maneiras sendo que o que é intron para um mRNA pode ser exon para outro mRNA que provém do mesmo RNA precursor
 Esta diferença de processamento pode ser devida à presença de dois ou mais sítios de poliadenilação e/ou à diferença no processo de “splicing” do pré-mRNA
Control of alternative RNA splicing and gene expression by eukaryotic riboswithces, Nature, vol. 447, pág. 497, 2007. 
Processamento alternativo do RNA
23.000 genes
100.000 proteínas
MOLÉCULAS DE RNA
 RNA mensageiro – carrega a informação copiada do DNA sob a forma de inúmeros “triplets” cada um especificando um aminoácido
 RNA transportador – decifra o código representado pelo mRNA
 RNA ribossômico – associa-se com uma série de proteínas para formar os ribossomos