12a. Transcrição e Processamento de RNA

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CURSO: NUTRIÇÃO
Prof. Me. João Marcelo Castro
Genética e Biologia molecular
j.marcelo@ufpi.edu.br
Transcrição e Processamento do 
rna
O Dogma Central
Desde meados da década de 50 já se pensava na 
hipótese do DNA constituir-se num molde para a 
síntese de moléculas de RNA
Os RNAs, por sua vez, devido a sua mobilidade e 
flexibilidade acoplar-se-iam aos ribossomos e dirigiriam 
a síntese de proteínas
Baseado neste raciocínio, Francis Crick propôs em 
1956 o dogma central da biologia, salientando o fluxo 
unidirecional da informação: do DNA à proteína
Transcrição: 
Síntese de uma molécula de 
RNA a partir da fita molde de 
DNA. 
Novos conhecimentos permitiram que o dogma central 
se ampliasse sem, contudo, perder a unidirecionalidade, 
ou seja, de ácido nucléico para proteína
Transcrição: Antecedentes Históricos
Ao se desvendar a estrutura da molécula de DNA o princípio da 
replicação pôde ser visualizado sem dificuldades.
No entanto, a forma com que as proteínas eram geradas a partir 
desta molécula informacional ainda constituía um mistério.
Em 1954, o astrofísico George Gamow, tomando conhecimento 
dos trabalhos de Watson & Crick, sobre estrutura e replicação do 
DNA, propôs que os quatro tipos de bases seqüencialmente 
dispostos na molécula de DNA constituiriam as letras de um 
código.
– Este código comandaria a seqüência dos aminoácidos nas proteínas.
A questão inicial era descobrir como o sistema de 4 bases estava 
organizado para sinalizar aos 20 tipos de aminoácidos que 
participam das proteínas
De 1954 a 1966, intensas discussões e 
experimentações foram realizadas por todos 
aqueles que se interessavam pelo assunto.
– Particularmente Crick, que já postulava a existência 
de uma molécula intermediária para estabelecer a 
complementaridade necessária entre as bases dos 
ácidos nucléicos e os aminoácidos das proteínas.
Finalmente, os trabalhos realizados por 
Nirenberg & Leder (1964) e por Khorana e 
colaboradores (1966), desvendaram por 
completo o código genético.
– Cada aminoácido correspondia a um ou mais códons 
(cada uma das possíveis combinações das quatro 
bases, três a três).
RNA e Síntese de Proteínas
Apesar de já estar claramente demonstrado que o material 
genético era o DNA.
– Inicialmente não havia conhecimento sobre qualquer conexão 
entre o processo de síntese protéica que ocorre no citoplasma 
e a molécula de DNA presente no núcleo.
Paulatinamente sedimentava-se a idéia de que o molde 
para a síntese de proteínas era RNA e não DNA, baseado 
em evidências tais como:
– Existência de um tipo de RNA que transportava aminoácidos 
(tRNA).
– Ocorrência de síntese protéica nos ribossomos localizados no 
citoplasma da célula eucariótica, portanto, separado do DNA, 
que se encontra no núcleo.
mRNA, Genes e Ribossomos
Em trabalho publicado em 1961, Brenner et al. 
assumiu, definitivamente, que uma espécie instável 
de RNA, era responsável por carregar a mensagem 
contida na molécula de DNA até os ribossomos.
– Denominada RNA mensageiro (mRNA)
 
Finalmente estabelecia-se uma conexão entre genes 
e proteínas.
– Via uma molécula instável de RNA, cuja síntese e 
degradação podia ser perfeitamente regulada pela célula em 
resposta a suas necessidades.
Transcrição 
Complementaridade e antiparalelismo 
( T = U)
Síntese 5'  3' 
RNA Polimerase (RNAP)
Transcrição 
5´ 3´
“bolha de transcrição”
Transcrição do DNA
A síntese dos diferentes tipos de RNA, a partir de um 
molde de DNA, usando as regras da 
complementaridade, é um processo denominado 
Transcrição do DNA.
– A informação genética contida num segmento do 
DNA, é reescrita em uma fita simples de RNA.
– Esta fita apresenta uma seqüência de 
ribonucleotídios complementar a uma das fitas da 
dupla hélice de DNA (fita molde) e idêntica à 
seqüência da outra fita (fita codificadora), com 
substituição de T por U.
Transcrição 
RNA´s Polimerases:
- Reconhecem e ligam-se
- Desnaturam DNA
- Mantém estável a dupla fita aberta
- Mantém estável DNA:RNA
 - Terminam síntese
 - Restauram o DNA
Etapas da transcrição:
- Iniciação
- Alongamento 
- Término
A Unidade de Transcrição
A síntese de qualquer dos tipos de molécula de RNA é 
catalisada pela enzima RNA polimerase.
RNA polimerase de E. coli
As RNA polimerases não tem 
mecanismo de correção de erro
(taxa de erro 10-5).
A Unidade de Transcrição
A transcrição de um segmento se inicia quando a RNA 
polimerase reconhece e liga-se a seqüências específicas de 
nucleotídeos em uma região especial, no início do gene, 
denominada promotor.
Além destas seqüências, o promotor engloba o ponto de início.
– Primeiro par de bases a ser transcrito em RNA.
A partir daí a RNA polimerase move-se ao longo do molde, 
sintetizando RNA, até alcançar uma outra seqüência específica 
que sinaliza o término da transcrição.
Assim, a unidade de transcrição estende-se do ponto de 
início (+1) no promotor, até o terminador (região de término).
A Unidade de Transcrição
Diz-se que as seqüências que antecedem o ponto de início 
localizam-se à montante (upstream) e as que o sucedem 
localizam-se à jusante (downstream).
A posição das bases é numerada nos dois sentidos, a partir do 
ponto de início, ao qual se atribui o valor +1. Os valores aumentam 
(valor positivo) à jusante e diminuem (valor negativo) à 
montante.
Etapa de Iniciação: reconhecimento 
do TATA Box
O que é o TATA box?
RNA Polimerase da E. Coli
• Massa molecular cerca de 500.000Da;
• 4 diferentes tipos de subunidades:  (Alfa),  
(Beta), ’ (Beta linha) e  (Sigma); 
• o núcleo da enzima é 2’;
• a holoenzima é 2’;
• a importância da subunidade  é o reconhecimento 
do promotor local, local, a subunidade  é liberada 
depois do início da transcrição;
• das 2 cadeias do DNA, uma delas que serve como o 
modelo da síntese do RNA é chamado de cadeia modelo 
ou antisentido, o outro é chamado de cadeia de 
codificação ou de sentido;
• a holoenzima liga-se e transcreve somente a cadeia 
modelo ou molde.
Etapa de 
Alongamento
Etapa de Término
Tipos de RNA polimerase
 Procarioto: apenas uma RNA polimerase.
 Eucarioto: Pelo menos três RNA polimerases.
RNAr: estrutura dos ribossomos – tradução.
RNAm: molécula informacional (leitura da proteína) (códon).
RNAt: tradução (anticódon).
RNA nucleares pequenos: splicing (retirada dos introns).
Transcrição em Eucariotos
RNA polymerase I: rRNA (28S, 18S, 5.8S);
RNA polymerase II: RNA de genes de proteínas, 
snRNA; 
RNA polymerase III: tRNA, 5S RNA, U6 snRNA.
RNA Polimerase II associada ao DNA
Transcrição 
RNA - Polimerases: Eucariotos
- Proteínas acessórias = fatores de 
transcrição
- Sítio de início da transcrição
- Seqüências regulatórias (promotor e 
enhancer)
* Cada RNAPol utiliza promotores e fatores 
transcricionais diferentes.
Transcrição 
Iniciação – ligação do complexo RNAPol II ao 
DNA
Alongamento – adição de nt ao mRNA crescente 
 
Terminação – liberação de mRNA e RNAP II
Transcrição pela RNA polimerase II
Elementos Regulatórios da Transcrição: 
Promotores
Elementos Regulatórios Eucarióticos
Iniciação da 
transcrição dos 
RNAs da classe 
II (mRNA).
Montagem do Complexo de 
Transcrição no Promotor Mínimo
TFII 
D
TFII 
A
apói
a
TFII 
D
TFII B
marca
posição
TFIIF & RNA Pol 
II
TFII H
fosforila
Pol II
TFII E
helicas
e
Transcrição
• Características gerais da síntese do RNA:
1. Sintetizado de um modelo de DNA, catalisada por RNA 
polimerase dependente doDNA;
2. ATP, GTP, CTP e UTP são requeridos, como Mg2+
3. Primer de RNA não é requerido;
4. A cadeia do RNA é sintetizada na direção 5’3’, o 
nucleotídeo no término 5’ da cadeia retém seu grupo 
trifosfato (ppp),
5. A seqüência de base do DNA contém sinais de início e 
término da síntese do RNA, a enzima liga e move-se ao 
longo do modelo de DNA na direção 3’ 5’;
6. O modelo do DNA não é alterado.
Alongamento do RNA
• Alongamento ocorre dentro da bolha de transcrição:
• À medida que a RNA pol II se move ao longo do DNA, desenrola 
o DNA a sua frente e reenrola o DNA que já foi transcrito  
mantém uma região unifilamentar de DNA  bolha de 
transcrição;
• Bolha de transcrição:
Ø Filamento-molde exposto;
Ø Polimerase monitora a ligação de um ribonucleotídeo livre a 
base exposta seguinte no molde de DNA  
complementariedade  adiciona a cadeia crescente;
Ø Dentro da bolha  últimos 8 ou 9 nucleotídeos adicionados 
à cadeia de RNA formam um híbrido DNA-RNA  
complementariedade;
Ø À medida que a cadeia de RNA aumenta em sua ponta 3’, a 
ponta 5’ unifilamentar é liberada da polimerase.
Alongamento do RNA
• A TFIIF permanece ligada a RNA pol II durante todo o alongamento;
• Acompanhado pela liberação de muitos TF  potenciado por 
proteínas chamadas fatores de alongamento.
Alongamento do RNA
Término pela RNA 
polimerase II
PROCESSAMENTO 
DO PRÉ-MRNA
ADICÃO DE UMA CAP 5´
ADIÇÃO DA CAUDA POLI (A)
REMOÇÃO DOS ÍNTRONS
ADICÃO DE UMA CAP 5´
ADIÇÃO DA CAUDA POLI (A)
REMOÇÃO DOS ÍNTRONS
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	O Dogma Central
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	Slide 4
	Transcrição: Antecedentes Históricos
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	RNA e Síntese de Proteínas
	mRNA, Genes e Ribossomos
	Transcrição 
	Transcrição 
	Transcrição do DNA
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	Slide 13
	Transcrição 
	Slide 15
	A Unidade de Transcrição
	A Unidade de Transcrição
	A Unidade de Transcrição
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	Transcrição 
	Transcrição 
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	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
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	Montagem do Complexo de Transcrição no Promotor Mínimo
	Slide 40
	Alongamento do RNA
	Alongamento do RNA
	Alongamento do RNA
	Término pela RNA polimerase II
	PROCESSAMENTO DO PRÉ-MRNA
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48