AD 2 biologia molecular rascunho

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AD 2-Biologia Molecular
Elaine Lopes de Carvalho-13114020465
Polo Campo Grande
Questão 1 (2,0 pontos) - Descreva o processo de transcrição em procariotos, aborde o processo de início, alongamento e término do processo. Leve em consideração o processo de término da transcrição dependente de rho e independente de rho. 
A transcrição consiste na síntese de uma molécula de RNA a partir de um molde de DNA. Na molécula de DNA, bifilamentar, um dos filamentos contém a informação, sendo chamado fita codificadora. O outro filamento, que é utilizado como modelo para a síntese, é denominadofita molde.
A síntese de RNA é realizada por uma enzima, a RNA polimerase. Para que ocorra a transcrição é necessario que a RNA polimerase reconheça uma região específica do gene, que delimita o ponto de início da informação. Esta região é chamada de promotor. Nosprocariotos, o promotor apresenta duas sequências importantes para o reconhecimento, localizadas a -10 e -35 nucleotídeos do ponto de início da transcrição (denominado por convenção como +1). Nos eucariontes a estrutura do promotor é mais complexa, com um número maior de sequências de reconhecimento (que incluem sequencias a -25; -75; -90 e -100 nucleotídeos em um promotor basal).
A RNA polimerase
Em procariotos, há apenas um tipo de RNA polimerase, que pode se apresentar em duas formas: apoenzima e holoenzima. A diferença entre estas formas da RNA pol é a presença do fator sigma, uma das subunidades peptídicas que compõe a RNA pol. A apoenzima não possui fator sigma, ao passo que a holoenzima possui
A presença do fator sigma habilita a enzima a reconhecer a região promotora dos genes a serem transcritos e a se ligar ao DNA. Entretanto, este mesmo fator sigma dificulta o exercício da atividade polimerásica pela enzima. Desta forma, após reconhecer o promotor e se ligar ao DNA, a holoenzima perde o fator sigma, convertendo-se em apoenzima. A apoenzima, por sua vez, possui elevada processividade na síntese, ao passo que não tem habilidade para reconhecer o promotor dos genes. Desta maneira, a holoenzima reconhece os genes a serem transcritos e se liga ao DNA e a apoenzima faz a síntese do RNA. 
Após reconhecer a região promotora, a RNA polimerase encadeia os nucleotídeos de forma semelhante à DNA polimerase, ou seja, apresenta atividade polimerásica 5´- 3´. Lembro aqui que o RNA não possui timina, sendo a uracila encadeada em sua substituição. Esta etapa é conhecida como alongamento de cadeia.
No fim da trancrição, etapa denominada terminação, observamos diferenças entre procariontes e eucariontes. nas bactérias há duas estratégias de terminação, requerendo ou não a participação de uma proteína chamada rho. Na terminação independente de rho, também denominada terminação intrinseca, há uma sequência rica em pares A/U logo após a região que delimita o fim da transcrição, permitindo que a RNA pol se libere do DNA naturalmente. Já na terminação dependente de rho, a presença de uma região rica em pares C/G impede que a polimerase se libere naturalmente, havendo necessidade da ação da proteína rho, que libera a enzima.
Outra resposta
A iniciação da transcrição é um ponto importante de regulação da expressão gênica, já que é ponto onde se determina qual gene, em qual momento e em que quantidade será expresso pela célula. Nas bactérias, um promotor típico tem em média 70 pb e se localiza adjacente à sequência gênica que será transcrita. Por convenção, as posições referentes aos sítios de ligação da enzima são numeradas com sinais (+) e (–) dependendo da distância que se encontre um determinado nucleotídeo do início da transcrição gênica. O ponto inicial do gene é a posição 0
A análise comparativa de vários promotores bacterianos permitiu determinar a existência de duas sequências consenso em todos eles. Uma localizada a -10pb (5´-TATAAT-3´) bases do ponto de início da transcrição e outra a -35 pb (5´-TTGAC-3´) (Figura 20). As regiões -35 e -10 determinam a afinidade da RNA polimerase pelo promotor. De fato, mutações provocadas nas bases do consenso provocam mudanças drásticas no processo de transcrição, podendo causar desde um aumento na taxa de transcrição gênica até a inibição do processo, dependendo da região mutada. Fora desta região existem outras sequências importantes para regular a transcrição gênica. Em certos genes altamente expressos em bactérias existem sequências reguladoras em posições chamadas UPSTREAM (acima da região promotora)
O início da transcrição envolve múltiplos passos e a ação de várias proteínas (RNA polimerase e fatores de transcrição). Em geral, a transcrição começa com a ligação da RNA polimerase no promotor do(s) gene(s) e a posterior abertura do DNA. Esta abertura da dupla hélice é conhecida como complexo aberto da transcrição e acontece perto da região -10. Antes de começar a transcrição, há uma alternância de abertura e fechamento do complexo (RNA polimerase-DNA) e síntese de um pequeno fragmento de RNA (8-10pb). Neste ponto, a RNA polimerase liga-se com inespecificidade ao promotor. Outro fator protéico (componente da RNA polimerase), o fator σ (Sigma), deve estar, momentaneamente, presente junto à enzima para iniciar a transcrição. É ele que determina a especificidade da RNA polimerase no promotor. Apesar dessa atuação, o fator O tem que estar ausente para que esta avance na transcrição
Os genes que estão sob controle de fatores de transcrição, como o fator sigma, estão, geralmente, envolvidos na produção de proteínas/enzimas necessárias para a bactéria durante todo ciclo de vida, ou seja, são genes constitutivos. No entanto, existem outros genes menos expressos ou expressos em determinadas circunstâncias, como, por exemplo, em condições de estresse ambiental para as quais existem outros fatores de transcrição específicos. Estes fatores têm afinidades distintas pelos promotores e, por sua vez, os genes que os produzem são fortemente regulados pela célula. Os fatores que se associam à RNA polimerase são determinantes para o reconhecimento de distintos tipos de promotores bacteriano
Uma vez iniciada a transcrição, a RNA polimerase literalmente anda ao longo do DNA conforme o transcrito de RNA é sintetizando. No entanto, como esta enzima sabe onde termina um gene? Como vimos na Figura 18, o final de um determinado gene é determinado por uma sequência terminadora especifica. Quando a RNA polimerase atinge esta sequência, ocorrem mudanças conformacionais no transcrito que fazem a enzima parar de transcrever e se soltar do DNA. Esse tipo de terminação é denominado “terminação independente de Rho” para diferenciá-la do segundo tipo de terminação, a “terminação dependente de Rho”. A terminação dependente de Rho necessita da presença da proteína Rho e não de uma sequência terminadora
Questão 2 (1,5 pontos) - Um pesquisador, estudando a expressão de um determinado gene (através da análise do RNA), observou que o RNA primário encontrado no núcleo das células em estudo possuía 3.000 nucleotídeos, no entanto o RNA mensageiro encontrado no citoplasma possuía apenas 2.000 nucleotídeos!!! Você pode ajudar o pesquisador explicando o mecanismo que levou a diminuição no tamanho do RNA? 
Esse RNA, que, com certeza é de um eucarioto, depois de pronto, passou por um processamento, que ocorreu no núcleo. Esse processamento é composto por várias etapas: 
- adição do capacete 5’; 
-poliadenilação da extremidade 3’; 
-retirada dos íntrons e emenda dos éxons: após a formação do capacete e da cauda poli-A, mas antes que o RNA saia do núcleo, todas as seqüências de íntrons são removidas e os éxons são ligados uns aos outros. O resultado é uma molécula de RNA muito menor, que contém uma seqüência codificante não interrompida. Só depois dessas três etapas o RNA sai do núcleo para o citoplasma. Os íntrons são retirados do RNA por enzimas que, ao contrário da maioria, são compostas por um complexo de proteínas e RNAs. Essas enzimas que fazem o splicing são denominadas “pequenas partículas deribonucleoproteinas nuclear”, da sigla inglesa snRNPs. Em cada íntron, um grupo de snRNPs reúne-se no RNA, cora o íntron e se agrupa novamente à cadeia de Rna, liberando o íntron, cortado como um laço. O papel do RNA do snRNPs é reconhecer e, usando o pareamento complementar de bases, parear-se com seqüências complementares de nucleotídeos que marcam o início e o final de cada íntron. Assim, os snRNPs colocam os dois terminais do íntron juntos, formando um alça, para que o splicing possa ocorrer.
Questão 3 (1,5 pontos) - Defina regulador, repressor e moléculas efetoras, descreva a relação entre essas moléculas e sua importância para o processo de regulação gênica. 
Regulador: gene cujo produto é capaz de ativar ou desativar a expressão de um gene estrutural.
Repressor: Molécula sintetizada por um gene regulador que se liga especificamente na região promotora e inibe a transcrição do gene. Causa a repressão, ou seja, a desativação da expressão do gene estrutural.
Molécula efetora: são pequenas moléculas que auxiliam o gene regulador na ativação ou desativação da expressão de genes estruturais. Elas atuam junto com os repressores ou ativadores, assumindo as funções de co-repressoras ou indutoras respectivamente. Essas moléculas podem ser açúcares, aminoácidos e outros metabólitos.A interação entre as moléculas reguladoras e as moléculas efetoras que permitem a regulação da expressão gênica já que para que o regulador se ligue a uma seqüência localizada próximo ao promotor é necessário interação com moléculas efetoras. As moléculas efetoras promovem mudança conformacional das proteínas reguladoras, alterando a capacidade em se ligar a região do DNA próximo ao promotor do gene que controla. Essa interação entre regulador e efetores é de suma importância pois define os padrões de regulação da transcrição.
Questão 4 (1,5 pontos) - Por que é importante para os organismos regular a expressão de seus genes? Quais são os possíveis pontos de regulação da expressão gênica em eucariotos? 
A regulação da expressão gênica permite à célula ativar determinados genes somente nos momentos realmente necessários, no instante em que aquele produto gênico será útil para a célula e em quantidades adequadas. Esta necessidade varia em função de alguns fatores como variação ambiental e especificidade da molécula a ser traduzida. Como a contínua produção de um produto gênico desnecessário representaria ativar uma séria de mecanismos celulares extremamente complexos, pode regular a sua produção é vantajoso para a célula, pois representa economia de energia.
Há diversos pontos de regulação da expressão gênica em eucariotos:
- Regulação por remodelamento da cromatina;
- Regulação por ligação de proteína reguladora;
- Regulação do processo de edição do RNAm; 
- Regulação do sistema de retirada e emenda de éxons;
- Regulação da estabilidade do RNAm;
- Controle da estabilidade da proteína;
- Regulação do mecanismo de endereçamento de proteína. 
Questão 5 (1,5 pontos) - O que são promotores e qual é sua função? Faça uma comparação destacando as diferenças entre os promotores de genes de procariotos e eucariotos.
Os promotores são sequências de DNA específicas importantes para o início da transcrição.Tais sequências são reconhecidas por algumas proteínas específicas chamadas de Fatores de Transcrição que trazem a RNA polimerase para realizar a montagem dos RNAs .
 Os promotores procariotos estão sempre “visíveis” à RNA polimerase, isto é, podem ser sempre ligados por ela, exceto se os operadores estiverem ocupados por um repressor. Nos eucariotos os promotores estão em geral “invisíveis” e a RNA polimerase só os reconhece quando são previamente ligados por muitas proteínas do complexo de iniciação da transcrição
Os promotores estão presentes tanto em procariontes como em eucariontes, precedendo as regiões de DNA que se transcriben. Em eucariontes, observa-se diferenças na sequência e localização dos promotores que promovem a transcrição dos diferentes tipos de RNA. Nos promotores de eucariontespresentes em genes que codificam para proteínas, se encontra uma sequência de Ts e Aes denominada por isto, caixa TATA. (o exemplo analisado na figura 4). Em realidade, a caixa TATA é um dos elementos que pode ser encontrado em um promotor, habitualmente há outras sequências próximas à caixa TATAque também são elementos do promotor. Nos últimos anos, determinou-se que uns poucos genestranscritos pela RNApol II, não apresentam caixa TATA; nestes se encontra a sequência Inr.
Questão 6 (2,0 pontos) –Disserte sobre o papel dos elementos de transposição na evolução dos genomas dos organismos.