Aula 2 Transcrição e Process

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Tipos de RNA, Transcrição e Processamento
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Expressão da informação genética
Sistema de uma via
DNA >> RNA >> polipeptídeos UNIVERSALIDADE
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Manutenção e fluxo da informação genética através de 3 processos fundamentais:
 		- Replicação
 		- Transcrição
 		- Síntese protéica
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Passos
TRANSCRIÇÃO:
Síntese de RNA
Núcleo das células eucarióticas
TRADUÇÃO:
Síntese de polipeptídeos
Ribossomos (no citoplasma), em células eucarióticas.
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Função principal do genoma
Converter a informação genética armazenada na seqüência de bases do DNA em todas as proteínas e outros componentes necessários para a sobrevivência, desenvolvimento e reprodução do organismo (expressão gênica), e perpetuar esta informação (replicação).
Dogma Central da Biologia Molecular
Especifica a síntese de RNA
Especifica a síntese de Polipeptídeos
Transcrito
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Um filamento de DNA de um gene é usado como molde para sintetizar um filamento complementar de RNA: transcrito gênico.
RNAs são produzidos por transcrição, mas só o mRNA é traduzido.
OBS: algumas moléculas de RNA não-viral funcionam como molde para a síntese de DNA
	>> O princípio do fluxo unidirecional da informação genética não é mais estritamente válido.
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RNA mensageiro (mRNA) = codifica a informação necessária para fazer cadeias polipeptídicas 
 RNA funcionais = nunca são traduzidos em polipeptídeos (RNA é o produto final)
 tRNA
 rRNA
 snRNA
 miRNA
 siRNA
Propriedades do RNA
 Molécula unifilamentar
 Produtos iniciais dos genes: RNAs
 O RNA é produzido por processo que copia a sequência de nucleotídeos no DNA. 
 O RNA produzido é chamado transcrito
síntese de proteínas
processamento
regulação da expressão
defesa do genoma
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Transcrição
Filamentos opostos de DNA podem servir como molde para o RNA
 A síntese de RNA por uma RNA polimerase dependente de DNA TRANSCRIÇÃO
 Apenas um filamento do gene é usado como molde para a transcrição (3’ para 5’)
 O RNA é sintetizado no sentido 5’ para 3’
 O DNA é transcrito em uma molécula de mRNA que é então traduzida durante a síntese de proteína. 
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DNA
mRNA
proteínas
tRNA
acoplador
transportador
rRNA
estrutural
ribossomos
Transcrição
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Transcrição
Evento pelo qual uma fita de DNA dá origem a uma cópia de RNA;
É baseada no pareamento complementar de bases
O processo é catalisado pela enzima RNA polimerase.
Segue regras de complementariedade e antiparalelismo;
É assimétrica: apenas um filamento do DNA de um gene é usado como molde para a transcrição . Esse DNA molde tem orientação 3’→ 5’ e o RNA é sintetizado no sentido 5’→ 3’.
Filamento Não-Molde: 
Filamento Molde:
mRNA:
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Transcrição
 Em Procariontes 
Apenas uma RNA polimerase (RNA pol) faz a transcrição (todos os tipos de RNA).
Subunidade fator sigma está envolvida apenas no início da transcrição.
Após o início o fator sigma é liberado.
A RNA pol desenrola continuamente a dupla hélice.
Aproximadamente 40 nucleotídeos incorporados por segundo.
O término ocorre quando a RNA pol encontra um sinal e o complexo se dissocia.
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Transcrição
 Em Procariontes 
Início correto da transcrição
Início: Promotores
Alongamento: fator sigma se dissocia. O RNA é sempre sintetizado 5’ 3’
Término: a RNA polimerase reconhece sinais de término 
 Direto: 40pb rico em GC
 Fator proteico adicional rô
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Transcrição
 Em Eucariontes 
São necessárias 3 moléculas diferentes de RNA polimerases (vários tipos de RNA) 
RNA polimerase I: sintetiza o rRNA. 
RNA Polimerase II: atua na síntese de mRNA e da maioria dos genes de snRNA.
RNA polimerase III: atua na síntese de tRNA, snRNA. 
As RNA’s-pol não possuem autonomia para iniciar a transcrição (necessidade de elementos de curta sequência).
Fatores cis-atuantes adjacentes ao gene (atua como sinais de reconhecimento) para que os fatores de transcrição trans-atuantes possam ligar-se ao DNA.
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Transcrição
 Em Eucariontes 
Elementos Cis-atuantes
GC box: situado a - 200pb à montante do gene.
TATA box: situado a - 25pb à montante do gene. Mutação em TATA não impede o início da transcrição, mas desloca seu ponto de início. 
CAAT box: localizado a -80pb do início da transcrição. É o maior determinante da eficiência do promotor.
Além do promotor existem outros elementos cis que atuam potencializando a transcrição:
 Acentuadores: potencializam a transcrição
 Silenciadores: que inibem a trancrição. 
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DNA
RNA
3’
5”
5’
3’
5’
3’
Transcrição
O alongamento da cadeia é feito pela adição de nucleotídeos A, G, C, U 
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Transcrição
 5’  3’ : notação de qualquer segmento de DNA = sentido de leitura do DNA 
Ex: 5’ AACGTGGCCTATGC 3’
 Informação genética de fato
 Corresponde à seqüência de aminoácido no peptídeo 
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Para que ocorra:
Reconhecimento do local (gene) a ser transcrito;
Abertura do DNA; 
Manutenção do DNA aberto;
Síntese correta de um dado RNA;
Restauração da dupla fita de DNA;
Liberação do RNA recém-sintetizado.
Enzimas e seqüências específicas
Transcrição
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Tipos de RNA, transcrição e processamento
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mRNA
Representa cerca de 5% do RNA da célula;
Leva a informação genética do DNA ao local da síntese proteica, onde serve de molde.
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Reconhece e liga-se ao DNA;
Desnatura a fita de DNA;
Mantém a fita dupla aberta;
Estabiliza a ligação DNA:RNA;
Termina a síntese;
Restaura o DNA;
Atuam em conjunto com proteínas acessórias: fatores de transcrição;
Identifica sequências regulatórias de inicio de transcrição: Promotor.
Principal enzima: RNA polimerase II
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Estágios
Iniciação: ligação do complexo RNApol II ao DNA;
Alongamento: adição de nucleotídeos ao mRNA crescente;
Terminação: liberação de mRNA e RNApol II;
Processamento (exclusivamente em eucariotos).
mRNA : transcrição
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mRNA: iniciação
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Complexo de iniciação:
Promotor;
Cascata de fatores de transcrição;
RNApol.
mRNA: iniciação
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A RNApol II liga-se ao promotor, desenrola a dupla hélice de DNA e começa a síntese de mRNA.
mRNA: iniciação
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Formação da bolha de transcrição: exposição do filamento molde e adição de nucleotídeos complementares na direção 5’ → 3’. 
mRNA: alongamento
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Reconhecimento de seqüências de término de cadeia.
mRNA: terminação
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Resumo
Reconhecimento do local (gene) a ser transcrito;
Abertura do DNA; 
Manutenção do DNA aberto;
Síntese correta de um dado RNA;
Restauração da dupla fita de DNA;
Liberação do RNA recém-sintetizado.
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Processamento
 Em procariotos o produto de transcrição é a molécula de RNAm 
 Em eucariotos o transcrito sofre uma série de reações: PROCESSAMENTO
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mRNA: produtos da transcrição em procariotos
transcrição
Processamento
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transcrição
processamento
mRNA: produtos da transcrição em eucariotos
 Remoção de segmentos internos.
 Reunião de segmentos (encadeamento do RNA)
 Capeamento
 Poiliadenilação
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mRNA: processamento
Ocorre exclusivamente em eucariotos:
Capping (Capeamento): cap 5’;
Poliadenilação: cauda poli A;
Splicing: excisão de introns e recomposição do mRNA.
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mRNA: capping
O que é?
Adição de grupo metil
Local:
Primeiro nucleotídeo 5’
Função:
Proteção
Facilita transporte e splicing
Quando?
Assim que possível
Nucleosídeo metilado
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mRNA: importância do capping
Facilitar o encadeamento (splicing)
Facilitar o transporte do núcleo para o citoplasma.
Proteger o transcrito do ataque de exonucleases
As exonucleases catalisam a clivagem dos ácidos nucléicos nas suas extremidades. 
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mRNA: poliadenilação: Os genes transcritos pela RNA polimerase II não apresentam sítios de término de transcrição, sendo assim a polimerase transcreve até perder a afinidadepelo DNA. Endonuclese reconhece AAUAAA e corta.
O que é?
Adição de aproximadamente 200 resíduos de adenina para formar uma cauda poli A
Local:
Extremidade 3’
Função:
Facilita transporte do RNAm para o citoplasma;
Facilita a tradução;
Maior durabilidade a molécula;
Estabiliza.
Quando?
Após terminação
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Encadeamento - Splicing
 As sequências dos genes são divididas: codificadoras (éxons) e não (íntrons)
 A transcrição consiste na produção de uma sequência de RNA complementar.
 Abrange éxons e íntrons.
 Reações de processamento, íntrons são removidos e os éxons são unidos ponta com ponta (encadeamento) para obter um RNA maduro.
 O mecanismo de encadeamento segue nessa ordem:
Clivagem na junção de cadeia 5’;
Ataque ao nucleotídeo;
Clivagem na junção 3.
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mRNA: splicing
O que é?
Excisão de introns, fusão de exons
Local:
Regra GU-AG e sequência de pirimidinas
Função:
Tornar útil
Quando?
Logo após capping e poliA
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DNA molde
Pré-mRNA
intron 
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mRNA: auto-splicing
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Relação DNA - mRNA maduro
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Resumo:
 Um filamento de DNA é usado como molde para sintetizar um filamento complementar de RNA.
 Os RNAs são produzidos por transcrição, MAS só o RNAm é traduzido.
 A transcrição começa no promotor, uma região específica onde a RNA polimerase inicia a síntese do RNA.
 A transcrição continua até que um gene inteiro tenha sido convertido em RNA.
 A nova molécula de RNA se separa do DNA e segue o seu destino.
 O RNA é geralmente modificado antes de sair do núcleo.
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 As modificações podem incluir:
 Metilguanosina liga-se a extremidade 5’
 Cauda de até 200 resíduos de adenosina na extremidade 3’
 Remoção de íntrons, regiões que não exercem nenhum papel na síntese protéica.
 Estas modificações são características do RNAm, que fornece o código exato para a síntese proteica.
 O RNA pode ser curto ou longo (10.000 nucleotídeos).
 O RNA será sintetizado de acordo com a necessidade. 
 O tamanho do RNAt é de apenas 75 a 90 nucleotídeos. Existem 20 aminoácidos e até 64 tipos de RNAt.
Resumo:
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Exercícios de Fixação
O que é transcrição?
Quais as enzimas responsáveis pela transcrição em procariotos e eucariotos?
Qual a fita de DNA é utilizada para transcrição?
Qual a função do fator sigma?
Qual a função dos fatores de transcrição?
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Exercícios de Fixação
6. Qual a diferença entre o processamento de eucariotos e procariotos?
7. O que é encadeamento ou splicing? E para que serve?
8. Qual a importância do capeamento do mRNA?
9. Qual a importância da poliadenilação (cauda poliA) do mRNA?
10. Complete a sequência:
Filamento Não-Molde: 
Filamento Molde:
mRNA:
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