Módulo 11: Proliferação celular. CASO 2

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Thaís Jacobs 
ÁCIDOS NUCLÉICOS 
O ácido desoxirribonucleico (DNA) é uma molécula de informação que contém na sequência de seus 
nucleotídeos os dados necessários à formação de todas as proteínas de um organismo e, portanto, das células e dos 
tecidos daquele organismo. A informação armazenada no DNA está arranjada em unidades hereditárias, conhecidas 
como genes, que controlam características identificáveis de um organismo. No processo de transcrição, a informação 
armazenada no DNA é copiada para o ácido ribonucleico (RNA), o qual possui três papéis distintos na síntese 
proteica. 
Porções da sequência de nucleotídeos do DNA são copiadas em moléculas de RNA mensageiro (mRNA) que 
promove a síntese de uma proteína específica. A sequência de nucleotídeos de uma molécula de mRNA contém 
informação que especifica a ordem correta dos aminoácidos durante a síntese de uma proteína. O agrupamento de 
aminoácidos em proteínas, extremamente preciso e em etapas, ocorre pela tradução do mRNA. Nesse processo, a 
sequência de nucleotídeos de uma molécula de mRNA é "lida" por um segundo tipo de RNA chamado RNA de 
transferência (tRNA) com o auxílio de um terceiro tipo, o RNA ribossomal (rRNA), e suas proteínas associadas. À 
medida que são levados para a sequência pelos tRNAs, os aminoácidos corretos são unidos por ligações peptídicas 
para formarem proteínas. Chama-se de transcrição a síntese de RNA porque a "linguagem" da sequência nucleotídica 
do DNA é precisamente copiada, ou transcrita, na sequência nucleotídica de uma molécula de RNA. A síntese 
proteica é denominada tradução porque a "linguagem" da sequência nucleotídica do DNA e do RNA é traduzida para 
a "linguagem" de sequência de aminoácidos das proteínas. 
A descoberta da estrutura do DNA em 1953 e a subsequente revelação de como o DNA promove a síntese 
de RNA - o chamado dogma central - consistem em feitos monumentais que marcaram o início da biologia molecular. 
Entretanto, a representação simplificada do dogma como DNA → RNA → proteína não reflete o papel das proteínas 
na síntese dos ácidos nucleicos. As proteínas são responsáveis pela regulação da expressão gênica, todo o processo 
no qual a informação codificada pelo DNA é decodificada em proteínas nas células corretas nos momentos 
específicos do desenvolvimento. 
Os processos genético-moleculares fundamentais de replicação do DNA, transcrição e tradução devem ser 
realizados com fidelidade, velocidade e regulação precisa extraordinárias para o desenvolvimento normal de 
organismos tão complexos quanto procariotos e eucariotos. Isso é alcançado por processos químicos que operam 
com precisão extraordinária acoplados com múltiplas instâncias de pontos de verificação ou mecanismos de vigilância 
que testam se passos críticos em tais processos ocorreram corretamente antes que se inicie a próxima etapa. A 
expressão gênica regulada necessária ao desenvolvimento de um organismo multicelular requer a integração de 
informações de sinais enviados por células distantes no organismo em desenvolvimento, bem como de células 
vizinhas, e um programa de desenvolvimento intrínseco determinado por etapas iniciais na embriogênese fornecidas 
pelos progenitores daquela célula. Toda a regulação depende de sequências de controle no DNA que atuam em 
conjunto com proteínas chamadas fatores de transcrição para coordenar a expressão de cada gene. 
DNA e RNA assemelham-se muito quimicamente. As estruturas primárias de ambos são polímeros lineares 
compostos por monômeros chamados nucleotídeos. Ambos atuam sobretudo como moléculas de informação, 
carregando informação na sequência exata de seus nucleotídeos. Estas grandes unidades de DNA em associação 
com proteínas podem ser coradas e visualizadas no microscópio de luz como cromossomos, chamados assim por 
conta de sua capacidade de absorver corantes. Embora quimicamente semelhantes, DNA e RNA exibem algumas 
diferenças muito importantes. Por exemplo, o RNA também pode atuar como uma molécula catalítica. 
Todos os nucleotídeos consistem em uma base inorgânica ligada a um açúcar de cinco carbonos que possui 
um grupo fosfato ligado ao carbono 5. No RNA, o açúcar é a ribose; no DNA, desoxirribose. Os nucleotídeos usados 
na síntese de DNA e RNA contêm cinco bases diferentes. As bases adenina (A) e guanina (G) são purinas, as quais 
possuem um par de anéis fusionados; as bases citosina (C), timina (T) e uracila (U) são pirimidinas, as quais contêm 
um anel único. Os nucleotídeos usados na síntese de DNA e RNA contêm cinco bases diferentes. As bases adenina 
(A) e guanina (G) são purinas, as quais possuem um par de anéis fusionados; as bases citosina (C), timina (T) e 
uracila (U) são pirimidinas, as quais contêm um anel único. 
Uma fita única de ácido nucleico possui um uma cadeia principal composta por unidades repetidas de 
pentose-fosfato a partir das quais as bases púricas e pirimídicas se estendem como grupos laterais. Como um 
polipeptídeo, uma fita de ácido nucleico possui uma orientação química de extremidade a extremidade: a extremidade 
5' possui uma hidroxila ou um fosfato no carbono 5' de seu açúcar terminal; a extremidade 3' geralmente possui uma 
hidroxila no carbono 3' de seu açúcar terminal. A direcionalidade, além do fato de que a síntese ocorre de 5' para 3 ', 
deu origem à convenção de que sequências polinucleotídicas são escritas e lidas na direção 5' → 3' (da esquerda 
para a direita). 
A ligação química entre nucleotídeos adjacentes, comumente chamada de ligação fosfodiéster, consiste na 
verdade em duas ligações fosfoéster, uma no lado 5' do fosfato e outra no lado 3'. A sequência de nucleotídeos linear 
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unida por ligações fosfodiéster constitui a estrutura primária dos ácidos nucleicos. Assim como os polipeptídeos, os 
polinucleotídeos podem se torcer e enovelar em conformações tridimensionais estabilizadas por ligações não 
covalentes. 
O DNA consiste em duas fitas polinucleotídicas associadas que se torcem para formar uma dupla-hélice. As 
duas cadeias principais de açúcar e fosfato estão na parte externa dessa hélice, e as bases projetam-se para o 
interior. As bases adjacentes em cada fita empilham-se em planos paralelos. A orientação das duas fitas é 
antiparalela; isto é, suas direções 5' → 3' são opostas. As fitas são mantidas unidas pela formação de pares de bases 
entre as duas fitas: A pareia com T por meio de duas ligações de hidrogênio; G pareia com C por meio de três ligações 
de hidrogênio. 
Essa complementariedade é uma consequência do tamanho, da forma e da composição química das bases. 
A presença de milhares de ligações de hidrogênio em uma molécula de DNA contribui muito para a estabilidade da 
dupla-hélice. Ligações hidrofóbicas e de van der Waals entre os pares de bases adjacentes fornecem estabilidade 
adicional à estrutura da hélice. 
Por que o DNA evoluiu como o carreador da informação genética nas células, e não o RNA? O 
hidrogênio na posição 2' da desoxirribose do DNA torna-o muito mais estável do que o RNA, o qual possui um grupo 
hidroxila na posição 2' da ribose. Os grupos 2' -hidroxila do RNA participam da hidrólise lenta catalisada pela OH- das 
ligações fosfodiéster em pH neutro. A ausência de grupos 2' -hidroxila no DNA previne tal processo. Portanto, a 
presença da desoxirribose no DNA torna-o uma molécula mais estável, uma característica essencial para sua função 
de armazenamento da informação genética a longo prazo. 
REPLICAÇÃO DO DNA 
O uso de um DNA-molde é o processo pelo qual a sequência de nucleotídeos de uma fita é copiada em uma 
sequência complementar de DNA. Esse processo exige a separação da hélice de DNA em duas fitas-molde e implica 
no reconhecimento, de cada nucleotídeo nas fitas-molde de DNA, por um nucleotídeo complementar livre (não 
polimerizado). Essa separação expõe os grupos doador e aceptor das ligações de hidrogênio em cada base do DNA, 
permitindoo pareamento com o nucleotídeo livre a ser incorporado e alinhando-o para a polimerização catalisada 
pela enzima na nova cadeia de DNA. 
Fitas-molde e implica no reconhecimento, de cada nucleotídeo nas fitas-molde de DNA, por um nucleotídeo 
complementar livre (não polimerizado). Essa separação expõe os grupos doador e aceptor das ligações de hidrogênio 
em cada base do DNA, permitindo o pareamento com o nucleotídeo livre a ser incorporado e alinhando-o para a 
polimerização catalisada pela enzima na nova cadeia de DNA, diz-se que a replicação da dupla-hélice de DNA é 
produzida de forma “semiconservativa”. 
Análises realizadas no início da década de 1960 usando cromossomos em replicação revelaram uma região 
de replicação localizada que se deslocava progressivamente pela dupla-hélice de DNA parental. Em razão de sua 
estrutura em forma de “Y”, essa região de replicação ativa é chamada de forquilha de replicação. Na forquilha de 
replicação, um complexo multienzimático que contém a DNA-polimerase sintetiza o DNA das duas fitas novas. A 
forquilha de replicação possui uma estrutura assimétrica. A fita-filha de DNA sintetizada continuamente é denominada 
fita-líder, ou fita contínua. Sua síntese precede levemente a síntese da fita-filha sintetizada de modo descontínuo, 
conhecida como fita retardada, ou fita descontínua. Na fita retardada, a direção da polimerização dos nucleotídeos é 
oposta à direção do crescimento da cadeia de DNA. A síntese dessa fita pelo mecanismo descontínuo e “ao contrário” 
significa que apenas o tipo de DNA-polimerase 5’ para 3’ é utilizado na replicação de DNA. 
 
 
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A fidelidade da cópia do DNA durante a replicação é tão grande que apenas cerca de um erro é cometido 
para cada 10^10 nucleotídeos copiados. Se a DNA-polimerase não fizesse nada quando um pareamento errado 
ocorresse entre o DNA-molde e o desoxirribonucleotídeo recém-polimerizado, o nucleotídeo errado seria incorporado 
à cadeia nascente de DNA, produzindo mutações frequentes. A alta fidelidade da replicação do DNA depende, dessa 
forma, não apenas do pareamento entre as bases complementares, mas também de vários mecanismos de 
“correção” que atuam de forma sequencial para corrigir qualquer pareamento incorreto que possa ter ocorrido. A 
DNA-polimerase realiza a primeira etapa da correção e ocorre imediatamente antes da adição covalente de um novo 
nucleotídeo à cadeia crescente. 
O nucleotídeo correto tem uma maior afinidade pela polimerase em movimento em comparação ao incorreto, 
porque o pareamento correto é energeticamente mais favorável. Além disso, após a ligação do nucleotídeo, mas 
antes da sua ligação covalente à cadeia crescente, a enzima precisa sofrer uma alteração conformacional que 
promove um ajuste desse “encaixe” em torno do sítio ativo. 
Como essa alteração ocorre mais prontamente com o pareamento correto do que com o incorreto, a 
polimerase pode verificar novamente a geometria exata do pareamento de bases antes de catalisar a adição do novo 
nucleotídeo. Nucleotídeos pareados de forma incorreta são mais difíceis de serem adicionados e, portanto, difundem-
se mais prontamente no meio, antes que a polimerase possa adicioná-los de modo errado. 
A correção exonucleolítica, ocorre imediatamente após os raros casos em que um nucleotídeo incorreto é 
covalentemente adicionado à cadeia crescente. As DNA-polimerases são altamente específicas para os tipos de 
cadeias de DNA que alongam: elas necessitam de um pareamento de bases previamente formado, com extremidade 
3’-OH, de uma fita iniciadora (iniciador). 
Essas moléculas de DNA com um malpareamento (pareamento impróprio) de nucleotídeos na extremidade 
3’-OH da fita iniciadora não servem como molde eficiente porque a polimerase tem dificuldades em alongar a fita. As 
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moléculas de DNA-polimerase corrigem essas fitas iniciadoras com pareamentos 
incorretos por um sítio catalítico separado (em uma subunidade separada ou em 
um domínio separado da molécula, dependendo da polimerase). Essa exonuclease 
de correção de erro 3’-5’ remove qualquer nucleotídeo não pareado ou mal pareado 
na extremidade do iniciador, continuando até que um número suficiente de 
nucleotídeos tenha sido removido, e daí regenerar uma extremidade terminal 3’-OH 
corretamente pareada capaz de iniciar a síntese de DNA. Dessa forma, a DNA-
polimerase atua como uma enzima de “autocorreção”, que remove seus próprios 
erros de polimerização conforme se desloca pelo DNA. 
As propriedades de autocorreção da DNA-polimerase dependem da sua 
exigência em ter um iniciador perfeitamente pareado na extremidade, porque 
aparentemente não é possível para esse tipo de enzima iniciar uma síntese de 
novo, sem um iniciador preexistente. Por outro lado, as enzimas RNA-polimerases 
envolvidas na transcrição gênica não necessitam de uma atividade de correção 
exonucleolítica eficiente: os erros na síntese de RNA não são passados para a 
próxima geração, e as moléculas de RNA com defeitos ocasionais não têm maior 
relevância. As RNA-polimerases são capazes de iniciar novas cadeias 
polinucleotídicas sem um iniciador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Na fita-líder, apenas um iniciador é necessário para o início da 
replicação: uma vez que a forquilha de replicação esteja estabelecida, a 
DNA-polimerase é continuamente apresentada à extremidade da cadeia 
com o pareamento ao qual irá adicionar novos nucleotídeos. No lado 
descontínuo da forquilha, por outro lado, cada vez que a DNA-
polimerase completa um pequeno fragmento de Okazaki (o que leva 
alguns segundos), ela deve novamente iniciar a síntese de um fragmento 
completamente novo em um sítio mais adiante na fita-molde. Um 
mecanismo especial produz uma fita iniciadora complementar 
necessária à DNA-polimerase. Esse mecanismo depende de uma 
enzima chamada de DNA-primase, que utiliza ribonucleosídeos trifosfato 
para sintetizar pequenos iniciadores de RNA na fita retardada. Nos 
eucariotos, esses iniciadores possuem cerca de 10 nucleotídeos e são 
produzidos em intervalos de 100 a 200 nucleotídeos na fita retardada. 
 Uma fita de RNA pode formar pares de bases com uma fita de 
DNA, produzindo uma dupla-hélice híbrida DNA-RNA, se as duas 
sequências forem complementares entre si. Assim, a síntese dos 
iniciadores de RNA é regida pelo mesmo princípio de moldes usado para 
sintetizar DNA. Como o iniciador de RNA contém um nucleotídeo 
corretamente pareado com um grupo 3’-OH em uma extremidade, ele 
pode ser estendido pela DNA-polimerase a partir dessa extremidade, 
iniciando um fragmento de Okazaki. A síntese de cada fragmento de 
Okazaki termina quando a DNA-polimerase encontra o iniciador de RNA 
ligado à extremidade 5’ do fragmento anterior. Para produzir uma cadeia 
contínua de DNA a partir de vários fragmentos na fita retardada, um 
sistema especial de reparo atua rapidamente para retirar o iniciador de 
RNA e substituí-lo por DNA. A seguir, uma enzima chamada de DNA-
ligase liga a extremidade 3’ do novo fragmento de DNA à extremidade 5’ 
do fragmento anterior, completando o processo. 
 
 
 
 
 
 Para que a síntese de DNA ocorra, a dupla-hélice de DNA deve ser aberta (“desnaturada”) à frente da 
forquilha de replicação, de modo que o desoxirribonucleosídeo trifosfato possa formar par com a fita-molde. 
Entretanto, a dupla-hélice de DNA é bastante estável sob condições normais; as bases pareadas são unidas tão 
fortemente que são necessárias temperaturas altas, quase a temperatura de ebulição da água, para separá-las em 
tubos de ensaio. Por essa razão, duas proteínas de replicação adicionais – asDNA-helicases e as proteínas ligadoras 
de DNA de fita simples – são necessárias para promover a abertura da dupla-hélice e fornecer os moldes de DNA de 
fita simples para que a polimerase possa atuar. 
As DNA-helicases foram primeiramente isoladas como proteínas que hidrolisam adenosina trifosfato (ATP, adenosine 
triphosphate) quando ligadas a cadeias simples de DNA. A hidrólise do ATP pode alterar a conformação de uma 
molécula proteica de maneira cíclica, permitindo o trabalho mecânico executado pela proteína. As DNA-helicases 
utilizam esse princípio para impulsionarem-se rapidamente sobre a fita simples de DNA. Quando encontram uma 
região de dupla-hélice, continuam o deslocamento sobre essa fita, interferindo e separando a hélice em até mil pares 
de nucleotídeos por segundo. As duas fitas possuem polaridades opostas, e, em princípio, as helicases poderiam 
desenrolar a dupla-hélice de DNA movendo-se na direção 5’-3’ sobre uma fita, e na direção 3’-5’ sobre a outra. Ambos 
os tipos de helicases existem. 
As proteínas ligadoras de fita simples de DNA (SSB, single strand DNA-binding), também denominadas proteínas 
desestabilizadoras de hélices, ligam-se fortemente e de maneira cooperativa para expor fitas simples de DNA sem 
encobrir suas bases, que permanecem disponíveis como moldes. Essas proteínas são incapazes de abrir diretamente 
uma longa hélice de DNA, mas auxiliam as helicases, estabilizando a conformação distorcida e de fita simples. 
Também, por meio de ligação cooperativa, elas cobrem e estendem as regiões de DNA de fita simples, que ocorrem 
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a todo momento no molde da fita retardada, e evitam a formação de pequenos grampos que se formam rapidamente 
no DNA de fita simples. Se não forem removidos, esses grampos de hélices podem impedir a síntese de DNA 
catalisada pela DNA-polimerase. 
 
 
 
 
 
Em sua maioria, as DNA-polimerases, por si só, sintetizam 
apenas um pequeno segmento de nucleotídeos e logo se dissociam do 
DNA-molde. A tendência à rápida dissociação da molécula de DNA 
permite que a DNA-polimerase que recém terminou a síntese de um 
fragmento de Okazaki na fita retardada seja reciclada rapidamente e 
possa iniciar a síntese do próximo fragmento de Okazaki na mesma fita. 
Essa rápida dissociação, entretanto, dificultaria a síntese, pela DNA-
polimerase, de longas fitas produzidas na forquilha de replicação caso 
não houvesse uma proteína acessória (chamada de PCNA em 
eucariotos) que atuasse como uma cinta deslizante. Essa cinta mantém 
a polimerase firmemente associada ao DNA enquanto está em 
movimento, mas a libera tão logo a polimerase encontre uma região de 
DNA de fita dupla. 
No molde da fita-líder, a DNA-polimerase em movimento está 
fortemente ligada à cinta, e as duas permanecem associadas por um 
longo tempo. A DNA-polimerase sobre o molde da fita retardada 
também utiliza a cinta, porém cada vez que a polimerase alcança a 
extremidade 5’ do fragmento de Okazaki anterior, a polimerase libera-
se da cinta e dissocia-se do molde. Essa molécula de polimerase então 
se associa a uma nova cinta montada sobre o iniciador de RNA do 
próximo fragmento de Okazaki. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Duas moléculas de DNA-polimerase trabalham na forquilha uma na fita-líder, e outra na fita retardada. 
Enquanto a molécula de DNA-polimerase na fita-líder pode operar de modo contínuo, a molécula de DNA-polimerase 
na fita retardada deve reiniciar em intervalos curtos, utilizando os pequenos iniciadores de RNA produzidos pela DNA-
primase. A íntima associação de todos esses componentes proteicos aumenta bastante a eficiência da replicação, 
sendo possível graças à conformação da fita retardada que parece enovelar-se para trás. Esse arranjo também facilita 
a formação da cinta da polimerase cada vez que um fragmento de Okazaki é sintetizado: o montador da cinta e a 
molécula de DNA-polimerase da fita retardada são mantidos unidos como parte da maquinaria proteica mesmo 
quando dissociados do DNA-molde. As proteínas da replicação são, portanto, mantidas unidas formando uma única 
unidade de grande tamanho, permitindo que o DNA seja sintetizado dos dois lados da forquilha de modo eficiente e 
coordenado. 
Na fita retardada, a maquinaria de replicação de DNA deixa para trás uma série de fragmentos de Okazaki 
não ligados, que ainda contêm segmentos de RNA que iniciaram a síntese a partir das extremidades 5’. Esse RNA é 
removido, e o intervalo resultante é preenchido por enzimas de reparo de DNA que atuam atrás da forquilha de 
replicação. 
Uma classe interessante de mutantes consiste naqueles com alterações nos chamados genes mutadores, 
que aumentam muito a taxa de mutações espontâneas. Não é de surpreender que um desses mutantes produza uma 
forma defeituosa da exonuclease de correção 3’-5’, que é uma parte da enzima DNA-polimerase. Essa forma mutante 
de DNA-polimerase não é mais capaz de fazer a correção eficiente do DNA, resultando no acúmulo de erros de 
replicação que teriam sido removidos se a enzima atuasse corretamente. 
Outro sistema de correção que remove erros de replicação produzidos pela polimerase e que escaparam à 
exonuclease de correção. Esse sistema de reparo de pareamento incorreto detecta o potencial de distorção na hélice 
de DNA que resulta da interação incorreta entre bases não complementares. Se o sistema de correção simplesmente 
reconhecesse um malpareamento no DNA recém-sintetizado e corrigisse de forma aleatória qualquer um dos dois 
nucleotídeos, o sistema “corrigiria” erroneamente o molde original da metade dos casos e, portanto, não reduziria a 
taxa total de erros. Para ser eficiente, esse sistema deve ser capaz de diferenciar e remover o nucleotídeo incorreto 
apenas na fita recém-sintetizada, onde o erro ocorreu. 
A fita retardada de DNA recém-sintetizada contém quebras temporárias (antes de serem unidas pela DNA-
ligase), e essas quebras (também chamadas quebras de fita-simples) fornecem o sinal que direciona o sistema de 
correção de malpareamento à fita correta. Essa estratégia requer que as fitas de DNA recém-sintetizadas na fita-líder 
também sejam transitoriamente clivadas; ainda não está claro como isso ocorre. A importância da correção de 
pareamento incorreto em humanos é demonstrada em indivíduos que herdam uma cópia defeituosa de um gene de 
reparo (com uma cópia funcional do gene no outro cromossomo). Esses indivíduos apresentam uma predisposição 
significativa para certos tipos de câncer. 
O deslocamento da forquilha de replicação ao longo da fita dupla de DNA cria o chamado “problema do 
enrolamento”. As duas fitas parentais, que estão enroladas uma sobre a outra, devem ser desenroladas e separadas 
para ocorrer a replicação. Para cada 10 pares de nucleotídeos replicados na forquilha, uma volta completa na dupla-
hélice parental deve ser desenrolada. Em princípio, esse desenrolamento pode ser obtido pela rotação acelerada de 
todo cromossomo à frente da forquilha em movimento; contudo, isso é muito desfavorável energeticamente (em 
especial em cromossomos longos) e, pelo contrário, o DNA à frente da forquilha de replicação torna-se supertorcido. 
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Essa supertorção, por sua vez, é continuamente aliviada por proteínas 
conhecidas como DNA-topoisomerases. Uma DNA-topoisomerase pode ser 
entendida como uma nuclease reversível que se liga covalentemente a um fosfato 
da cadeia principal do DNA, clivando uma ligação fosfodiéster na fita de DNA. Essa 
reação é reversível, e a ligação fosfodiéster é regenerada quando a proteína é 
liberada. Um tipo de topoisomerase, chamado de topoisomerase I, produz uma 
clivagem temporária na fita simples; essa quebra na cadeia permite que as duas 
porções da hélice de DNA, formadas dos dois lados da quebra, girem livremente 
uma emrelação à outra, usando a ligação fosfodiéster na fita oposta à quebra como 
ponto de suporte para a rotação. Qualquer tensão na hélice de DNA irá ditar a 
rotação na direção que alivia essa tensão. Como resultado, a replicação pode 
ocorrer com a rotação de pequenos segmentos da hélice – a porção logo à frente 
da forquilha. Como a ligação covalente que une a proteína DNA-topoisomerase ao 
fosfato do DNA mantém a energia da clivagem da ligação fosfodiéster, a religação 
é rápida e não requer fornecimento adicional de energia. A esse respeito, o 
mecanismo de religação difere daquele catalisado pela enzima DNA-ligase. 
Um segundo tipo de DNA-topoisomerase, a topoisomerase II, forma uma 
ligação covalente com ambas as fitas da hélice de DNA ao mesmo tempo, 
formando uma quebra de fita dupla temporária na hélice. Essas enzimas são 
ativadas em sítios nos cromossomos onde duas duplas hélices foram cruzadas 
uma sobre a outra como as produzidas por superespirais à frente de uma forquilha 
de replicação. Uma vez que a molécula de topoisomerase II liga-se a um desses 
sítios de cruzamento, a proteína utiliza a hidrólise do ATP para executar, de 
maneira eficiente, um conjunto de reações: (1) clivagem reversível de uma dupla-
hélice, criando uma “abertura” no DNA; (2) passagem da segunda dupla-hélice, que 
está próxima, pela abertura; e (3) religação da quebra e dissociação do DNA. Nos 
pontos de entrecruzamento produzidos pela superespiral, a passagem da dupla-
hélice pela abertura ocorre na direção que reduz a espiral. Desta forma, as 
topoisomerases do tipo II podem aliviar a tensão do superenrolamento formada à 
frente da forquilha. Seu mecanismo de reação também permite que as 
topoisomerases do tipo II separem dois círculos entrelaçados de DNA de maneira 
eficiente. A topoisomerase II também evita sérios problemas de emaranhamento 
do DNA que poderiam surgir durante sua replicação. 
OBS: A DNA-primase eucariótica é incorporada em uma enzima com 
múltiplas subunidades que também contém a polimerase, chamada de DNA-
polimerase a-primase. Esse complexo proteico inicia cada fragmento de Okazaki 
na fita retardada com o RNA e estende, então, o iniciador de RNA com um pequeno 
segmento de DNA. Nesse ponto, as duas principais DNA-polimerases replicativas 
eucarióticas, Poldelta e Polepsilon, entram em ação: Poldelta completa cada 
fragmento de Okazaki na fita retardada e Polepsilon alonga a fita-líder. 
Para iniciar a replicação do DNA, a dupla-hélice deve primeiramente ser 
aberta e as duas fitas separadas para expor as bases não pareadas. O processo 
de replicação de DNA é iniciado por proteínas iniciadoras especiais que se ligam à 
fita dupla de DNA e separam as duas ligações, rompendo as ligações de hidrogênio 
entre as bases. As posições onde a hélice inicialmente é aberta são chamadas de origens de replicação. 
As forquilhas de replicação deslocam-se cerca de 50 nucleotídeos por segundo. Isso é cerca de 20 vezes 
mais devagar que a velocidade com a qual a forquilha de replicação bacteriana se move, possivelmente refletindo o 
aumento da dificuldade em replicar o DNA que está fortemente compactado na cromatina. Um cromossomo humano 
de tamanho médio contém uma molécula de DNA linear com cerca de 150 milhões de pares de nucleotídeos. A 
replicação dessa molécula de uma extremidade à outra, a partir de uma única forquilha, a uma velocidade de 50 
nucleotídeos por segundo, necessitaria de 35 dias. As forquilhas de replicação são formadas em pares e criam uma 
bolha de replicação à medida que se deslocam em direções opostas, distanciando-se do ponto de origem comum, 
parando apenas quando se encontram cabeça a cabeça (ou quando chegam à extremidade do cromossomo). Dessa 
forma, várias forquilhas podem operar de forma independente em cada cromossomo, formando duas hélices de DNA 
filhas completas. 
A replicação do DNA na maioria das células eucarióticas ocorre apenas durante uma parte do ciclo de divisão 
celular, chamada de fase de síntese de DNA, ou fase S. Ao término dessa fase, cada cromossomo foi replicado e 
produziu duas cópias completas, que permanecem unidas pelo centrômero até a fase M (M de mitose), na sequência 
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do ciclo. A fase S normalmente dura cerca de 8 horas nessas células. Isso sugere 
que as origens de replicação não são todas ativadas simultaneamente; e, de fato, 
as origens de replicação são ativadas em blocos com cerca de 50 origens 
adjacentes, e cada uma delas é replicada apenas durante um breve período do 
intervalo total da fase S. Parece que a ordem de ativação das origens de replicação 
depende, em parte, da estrutura da cromatina em que a origem está localizada. 
A heterocromatina é um estado especialmente condensado da cromatina, 
enquanto a eucromatina onde ocorre a maior parte da transcrição, apresenta uma 
conformação menos condensada. A heterocromatina tende a ser replicada em um 
estágio bastante tardio da fase S, sugerindo que o momento da replicação está 
relacionado à compactação do DNA na cromatina. Uma vez iniciadas, porém, as 
forquilhas de replicação se deslocam em velocidades equivalentes pela fase S, de 
modo que a extensão da condensação cromossômica parece influenciar o momento 
da iniciação das forquilhas de replicação, em vez de sua velocidade após ter sido 
formada. 
A maioria das sequências de DNA que pode atuar como uma origem contém 
(1) um sítio de ligação para uma grande proteína de iniciação com múltiplas 
subunidades chamada ORC (complexo de reconhecimento da origem; do inglês, 
origin recognition complex); (2) uma sequência de DNA rica em As e Ts e, portanto, 
fácil de desnaturar; e (3) pelo menos um sítio de ligação para proteínas que facilitam 
a ligação do ORC, provavelmente pelo ajuste da estrutura da cromatina. 
Os eucariotos têm um grave problema na replicação dos cromossomos: com 
tantos locais para iniciar a replicação, como o processo é controlado para assegurar 
que todo o DNA seja copiado uma vez e apenas uma única vez? A resposta está no 
modo sequencial com que ocorre a montagem inicial da helicase replicativa nas 
origens e sua ativação para iniciar a replicação do DNA. Durante a fase G1, as 
helicases replicativas são colocadas no DNA próximas ao ORC, criando um 
complexo pré-replicativo. A seguir, na passagem da fase G1 para fase S, as 
proteínas-cinase especializadas se juntam ao complexo e ativam as helicases. Isso 
resulta na abertura da dupla-hélice o que permite a montagem das demais proteínas 
replicativas, incluindo as DNA-polimerases. As proteínas-cinase que promovem a 
replicação do DNA simultaneamente impedem a formação de novos complexos pré-
replicativos até a próxima fase M, quando todo o ciclo é reiniciado. 
Elas atingem esse objetivo, em parte, pela fosforilação do ORC, produzindo 
um complexo incapaz de interagir com novas helicases. Essa estratégia fornece uma 
única janela de oportunidade para a formação de novos complexos pré-replicativos (fase G1, quando a atividade da 
cinase está baixa) e uma segunda janela para sua ativação e subsequente dissociação (fase S, quando a atividade 
da cinase está alta). Como essas duas fases do ciclo celular são mutuamente excludentes e ocorrem em uma ordem 
determinada, cada origem de replicação é ativada apenas uma vez durante cada ciclo celular. 
Os cromossomos eucarióticos são compostos por uma mistura de partes relativamente iguais de DNA e 
proteínas. A duplicação cromossômica, portanto, necessita não apenas da replicação do DNA, mas também da 
síntese de novas proteínas cromossômicas e sua associação ao DNA atrás de cada forquilha de replicação. 
A célula necessita de uma enorme quantidade de novas proteínas histonas, aproximadamente equivalente 
em massa ao DNA recém-sintetizado, para formar os novos nucleossomos a cada ciclo celular. Por isso, a maioria 
dos organismos eucariotos possui múltiplas cópias dos genes para cada histona.As células de vertebrados, por 
exemplo, possuem cerca de 20 conjuntos de genes repetidos, a maior parte contendo os genes que codificam todas 
as cinco histonas (H1, H2A, H2B, H3 e H4). Diferentemente da maior parte das proteínas, que são produzidas de 
forma contínua, as histonas são sintetizadas principalmente na fase S, quando o seu nível de mRNA aumenta cerca 
de 50 vezes, como resultado do aumento da transcrição e da redução da degradação do mRNA. Os principais mRNAs 
das histonas são degradados em minutos quando a síntese de DNA para ao final da fase S. 
Em contraste, as proteínas histonas são extremamente estáveis e podem sobreviver por toda a vida da célula. 
A forte relação entre a síntese de DNA e a síntese de histonas provavelmente está sujeita a um mecanismo de 
retroalimentação que monitora o nível de histonas livres, assegurando que a quantidade de histonas produzidas se 
ajuste perfeitamente à quantidade de DNA sintetizado. À medida que a forquilha de replicação avança, ela deve 
passar sobre os nucleossomos parentais. Na célula, a replicação eficiente requer que os complexos de remodelagem 
da cromatina desestabilizem as interfaces DNA-histonas. Com o auxílio desses complexos, as forquilhas de 
replicação podem transitar, de maneira eficiente, mesmo na cromatina altamente condensada. À medida que a 
Thaís Jacobs 
forquilha de replicação passa pela cromatina, as histonas são temporariamente deslocadas, resultando em uns 600 
pares de nucleotídeos de DNA não nucleossômico em seu rastro. O restabelecimento dos nucleossomos atrás da 
forquilha em movimento ocorre de modo curioso. Quando um nucleossomo é atravessado por uma forquilha de 
replicação, o octâmero de histonas parece ser dissociado em um tetrâmero H3-H4 e dois dímeros H2A-H2B. 
O tetrâmero H3-H4 permanece fracamente associado ao DNA e é distribuído de forma aleatória a um dos 
dois duplex-filhos, porém os dímeros H2A-H2B são completamente dissociados do DNA. Os tetrâmeros H3-H4 
recém-formados são adicionados ao DNA recém-sintetizado preenchendo os “espaços” vazios, e os dímeros H2A-
H2B – metade novos e metade originais – são adicionados aleatoriamente para completar os nucleossomos. 
A formação dos novos nucleossomos atrás da forquilha de replicação traz uma consequência importante para o 
próprio processo de replicação. Enquanto a DNA-polimerase delta sintetiza a fita retardada o comprimento de cada 
fragmento de Okazaki é determinado pelo local em que a DNA-polimerase delta é bloqueada por um nucleossomo 
recém-formado. Esse forte acoplamento entre a duplicação nucleossômica e a replicação do DNA explica porque os 
fragmentos de Okazaki em eucariotos (~200 nucleotídeos) têm aproximadamente o mesmo comprimento da repetição 
do nucleossomo. A adição ordenada e rápida dos novos tetrâmeros H3-H4 e dímeros H2A-H2B atrás da forquilha de 
replicação requer chaperonas de histonas. 
Esses complexos com várias subunidades ligam-se às histonas altamente básicas e as liberam apenas no 
contexto apropriado. As chaperonas de histonas, com suas cargas, são conduzidas ao DNA recém-replicado pela 
interação específica com a cinta deslizante eucariótica, chamada PCNA. As cintas são deixadas atrás da forquilha 
em movimento e permanecem no DNA por um período suficiente para que as chaperonas de histonas completem 
sua função. 
A síntese da fita retardada na forquilha de replicação ocorre de modo descontínuo, por um mecanismo de 
“voltar para trás”, produzindo pequenos fragmentos de DNA. Esse mecanismo encontra um problema especial 
quando a forquilha de replicação alcança a extremidade de um cromossomo linear. O iniciador de RNA final, 
sintetizado no molde da fita retardada não pode ser substituído por DNA porque não há uma extremidade 3’-OH 
disponível para a polimerase de reparo. Na ausência de um mecanismo para contornar esse problema, o DNA das 
extremidades de todos os cromossomos seria perdido cada vez que uma célula se dividisse. 
Os eucariotos resolvem esse problema por meio de sequências nucleotídicas especiais nas extremidades 
dos cromossomos, incorporadas em estruturas denominadas telômeros. Os telômeros contêm várias repetições 
consecutivas de sequências curtas semelhantes em organismos tão diversos, como protozoários, fungos, plantas e 
mamíferos. Em humanos, a sequência da unidade de repetição é GGGTTA, sendo repetida aproximadamente mil 
vezes em cada telômero. As sequências de DNA telomérico são reconhecidas por proteínas ligadoras de DNA que 
reconhecem uma sequência específica de DNA e atraem uma enzima, chamada de telomerase, que repõe essas 
sequências cada vez que a célula se divide. A telomerase reconhece a extremidade de uma sequência telomérica de 
DNA existente e a estende na direção 5’-3’, utilizando um molde de RNA que compõe a própria enzima para sintetizar 
novas cópias da repetição. 
A parte enzimática da telomerase se assemelha às transcriptases reversas, proteínas que sintetizam DNA 
usando um molde de RNA, embora, nesse caso, o RNA da telomerase contribua também com grupos funcionais que 
tornam a catálise mais eficiente. Após a extensão da fita de DNA parental pela telomerase, a replicação da fita 
retardada na extremidade cromossômica pode ser completada pelas enzimas DNA-polimerases convencionais 
usando essas extensões como molde para a síntese da fita complementar. 
Quando um cromossomo sofre uma quebra acidental, essa quebra é rapidamente corrigida. Os telômeros 
precisam ser, obviamente, diferenciados dessas quebras acidentais; caso contrário, a célula iria tentar “consertar” os 
telômeros, provocando fusões cromossômicas e outras anormalidades genéticas. Os telômeros possuem diversas 
características que evitam que isso ocorra. Uma nuclease especializada remove a extremidade 5’ de um telômero 
formando uma saliência na extremidade de fita simples. Essa extremidade – associada às repetições GGGTTA nos 
telômeros – atrai um grupo de proteínas que formam um tipo de “tampa” cromossômica protetora conhecida como 
shelterina. A shelterina “esconde” os telômeros dos detectores de lesões celulares que monitoram o DNA 
continuamente. 
 
 
 
 
 
 
Thaís Jacobs 
TRANSCRIÇÃO 
A transcrição e a tradução são os meios pelos quais as células leem, 
ou expressam, as instruções genéticas de seus genes. Como muitas cópias 
idênticas de RNA podem ser produzidas a partir do mesmo gene, e como 
cada molécula de RNA pode promover a síntese de várias moléculas 
idênticas de proteína, as células podem, quando necessário, sintetizar uma 
grande quantidade de proteína a partir de um simples gene. No entanto, 
genes podem ser transcritos e traduzidos em taxas diferentes, permitindo 
que a célula sintetize enormes quantidades de certas proteínas e mínimas 
quantidades de outras. Uma célula pode alterar (ou regular) a expressão de 
cada um de seus genes de acordo com suas necessidades – na maioria das 
vezes, pelo controle da produção das moléculas de RNA. 
A primeira etapa executada pela célula para ler a informação 
necessária a partir de suas instruções genéticas é a cópia de um segmento 
específico da sequência de nucleotídeos do DNA – um gene – sob a forma 
de uma sequência de nucleotídeos de RNA. A informação na forma de RNA, 
embora copiada em uma forma química distinta, ainda é escrita 
essencialmente na mesma linguagem do DNA – a linguagem de uma 
sequência de nucleotídeos. Por isso, o nome dado para a produção de 
moléculas de RNA a partir do DNA é transcrição. 
Assim como o DNA, o RNA é um polímero linear composto por quatro tipos diferentes de subunidades 
nucleotídicas unidas entre si por ligações fosfodiéster. O RNA difere quimicamente do DNA em dois aspectos: (1) os 
nucleotídeos do RNA são ribonucleotídeos – isto é, eles contêm o açúcar ribose (de onde vem o nome ácido 
ribonucleico) em vez de desoxirribose; (2) embora, assim como o DNA, o RNA contenha as bases adenina(A), 
guanina (G) e citosina (C), ele contém a base uracila (U), em vez da timina (T), que ocorre no DNA. Uma vez que U, 
assim como T, pode formar pares pelo estabelecimento de ligações de hidrogênio com A. No entanto, é possível 
encontrar outros tipos de pareamento de bases no RNA: por exemplo, G ocasionalmente forma par com U. 
Todo o RNA de uma célula é produzido a partir da transcrição do DNA, em um processo que apresenta certas 
similaridades em relação ao processo de replicação do DNA. A transcrição inicia com a abertura e a desespiralização 
de uma pequena porção da dupla-hélice de DNA, o que expõe as bases em cada fita do DNA. Uma das duas fitas da 
dupla-hélice de DNA, então, serve como um molde para a síntese de uma molécula de RNA. Assim como na 
replicação de DNA, a sequência de nucleotídeos da cadeia de RNA é determinada pelo pareamento de bases 
complementares entre os nucleotídeos a serem incorporados e o DNA-molde. Quando um pareamento adequado é 
estabelecido (A com T, U com A, G com C e C com G), o ribonucleotídeo a ser incorporado é covalentemente ligado 
à cadeia de RNA em formação, através de uma reação catalisada enzimaticamente. A cadeia de RNA produzida por 
transcrição – o transcrito – é, a seguir, aumentada 1 nucleotídeo por vez e possui uma sequência de nucleotídeos 
exatamente complementar à fita de DNA utilizada como molde. 
No entanto, a transcrição difere da replicação de DNA em vários aspectos importantes. Diferentemente de 
uma fita de DNA recém-formada, a fita de RNA não permanece ligada à fita de DNA-molde por ligações de hidrogênio. 
Em um ponto situado imediatamente após a região onde os ribonucleotídeos foram adicionados, a cadeia de RNA é 
deslocada, e a hélice de DNA se reassocia. Assim, as moléculas de RNA produzidas pela transcrição são liberadas 
do DNA-molde sob a forma de fita simples. Além disso, como essas moléculas de RNA são copiadas apenas de uma 
região definida do DNA, as moléculas de RNA são muito menores que as moléculas de DNA. Uma molécula de DNA 
em um cromossomo humano pode chegar a 250 milhões de pares de nucleotídeos de comprimento, enquanto a 
maioria das moléculas de RNA não tem comprimento superior a alguns milhares de nucleotídeos, e muitas moléculas 
de RNA são mesmo consideravelmente menores. 
As enzimas que realizam a transcrição são denominadas RNA-polimerases. As RNA-polimerases catalisam 
a formação de ligações fosfodiéster que conectam os nucleotídeos entre si formando uma cadeia linear. A RNA-
polimerase se desloca passo a passo sobre o DNA, desespiralizando a dupla-hélice à frente do sítio ativo de 
polimerização e expondo, dessa forma, uma nova região da fita-molde para o pareamento de bases complementares. 
Dessa maneira, a cadeia de RNA em formação é estendida, nucleotídeo a nucleotídeo, na direção de 5’ para 3’. Os 
substratos são ribonucleosídeos trifosfato (ATP, CTP, UTP e GTP); assim como na replicação do DNA, a hidrólise de 
ligações altamente energéticas fornece a energia necessária para promover a reação. 
A liberação quase imediata da fita de RNA do DNA, à medida que a primeira está sendo sintetizada, significa 
que muitas cópias de RNA podem ser produzidas a partir do mesmo gene em um período de tempo relativamente 
pequeno; a síntese de moléculas de RNA adicionais pode ser iniciada antes que as moléculas anteriores de RNA 
tenham sido finalizadas. Quando várias moléculas de RNA-polimerase usam a mesma região como molde, deixando 
Thaís Jacobs 
um pequeno intervalo entre si, cada uma sintetizando aproximadamente 50 nucleotídeos/segundo, mais de mil 
transcritos podem ser sintetizados em 1 hora, a partir de um único gene. 
Apesar de a RNA-polimerase catalisar essencialmente a mesma reação química que a DNA-polimerase, 
existem algumas diferenças importantes entre essas duas enzimas. Primeiramente, e mais óbvio, a RNA-polimerase 
catalisa a ligação de ribonucleotídeos, e não de desoxirribonucleotídeos. Segundo, ao contrário das DNA-polimerases 
envolvidas na replicação de DNA, as RNA-polimerases podem começar a síntese de uma cadeia de RNA sem um 
iniciador. Acredita-se que essa diferença seja possível porque a transcrição não necessita ser tão exata quanto a 
replicação do DNA. 
As consequências de um erro na transcrição do RNA são muito menos significativas, pois o RNA não 
armazena de modo permanente a informação genética nas células. Por fim, diferentemente das DNA-polimerases, 
que fazem seus produtos em segmentos posteriormente unidos, as RNA-polimerases são absolutamente 
processuais; isto é, a mesma RNA-polimerase que inicia uma molécula de RNA deve terminar sua síntese sem 
dissociação do molde de DNA. Embora não sejam tão exatas quanto as DNA-polimerases que replicam o DNA, as 
RNA-polimerases possuem um modesto mecanismo de correção. Se um ribonucleotídeo incorreto for adicionado à 
cadeia de RNA em formação, a polimerase pode retroceder e o sítio ativo da enzima pode realizar uma reação de 
excisão que é semelhante ao procedimento reverso da reação de polimerização, exceto que uma molécula de água 
substitui o pirofosfato e um nucleosídeo monofosfato é liberado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A maioria dos genes presentes no DNA das células especifica a sequência de aminoácidos de proteínas; 
as moléculas de RNA que são copiadas a partir desses genes (e que consequentemente promovem a síntese de 
proteínas) são chamadas de moléculas de RNA mensageiro (mRNA). O produto final de outros genes, entretanto, é 
a própria molécula de RNA. Esses RNAs são conhecidos como RNAs não codificadores, pois eles não codificam 
proteínas. Os seres humanos provavelmente produzem em torno de 10 mil moléculas de RNA não codificador. Tais 
moléculas de RNA, assim como as proteínas, servem como componentes estruturais, reguladores e enzimáticos para 
uma ampla gama de processos na célula. 
 
 Cada segmento de DNA transcrito é denominado unidade de transcrição. Nos eucariotos, uma unidade de 
transcrição normalmente carrega a informação de apenas um gene e, portanto, codifica uma única molécula de RNA 
ou uma única proteína (ou grupo de proteínas relacionadas, se o transcrito de RNA inicial for processado de diferentes 
maneiras para produzir diferentes mRNAs). 
Thaís Jacobs 
 
 
 Para transcrever um gene com precisão, a RNA-polimerase deve reconhecer seu início e término no 
genoma. Em contraste com as bactérias, que contêm um único tipo de RNA-polimerase, os núcleos eucarióticos têm 
três: RNA-polimerase I, RNA-polimerase II e RNA-polimerase III. As três polimerases são estruturalmente similares 
entre si e compartilham algumas subunidades, mas transcrevem diferentes categorias de genes. As RNA-polimerases 
I e III transcrevem os genes que codificam RNA de transferência, RNA ribossômico e vários pequenos RNAs. A RNA-
polimerase II transcreve a grande maioria dos genes, inclusive todos aqueles que codificam proteínas. 
 A RNA-polimerase II eucariótica tem muitas semelhanças estruturais com a RNA-polimerase bacteriana. No 
entanto, há algumas diferenças importantes na maneira em que as enzimas bacterianas e eucarióticas funcionam. 
1. Enquanto a RNA-polimerase bacteriana requer apenas um único fator de iniciação da transcrição (s) para começar 
a transcrição, as RNA-polimerases eucarióticas exigem muitos desses fatores, chamados coletivamente de fatores 
gerais de transcrição. 
2. A iniciação da transcrição eucariótica deve ocorrer no DNA que está empacotado nos nucleossomos e em 
estruturas de cromatina de ordem superior estruturas essas que estão ausentes dos cromossomos bacterianos. 
 
 Os fatores gerais de transcrição ajudam a posicionar corretamente a RNA-polimerase eucariótica sobre o 
promotor, auxiliando a separação das duas cadeias de DNA para permitir o início da transcriçãoe liberando a RNA-
polimerase do promotor para dar início ao seu modo de alongamento. As proteínas são “gerais”, porque elas são 
necessárias para praticamente todos os promotores utilizados pela RNA-polimerase II. Elas consistem em um 
conjunto de proteínas de interação denominadas arbitrariamente como TFIIA, TFIIB, TFIIC, TFIID, e assim por diante 
(TFII significando “fator de transcrição para a polimerase II”. 
 O processo de associação começa quando o TFIID se liga a uma curta sequência de DNA de dupla-hélice 
principalmente composta por nucleotídeos T e A. Por essa razão, essa sequência é conhecida como a sequência 
TATA ou TATA-box, e a subunidade de TFIID que a reconhece é chamada de TBP (proteína de ligação a TATA, do 
inglês TATA-binding protein). A sequência TATA-box normalmente está localizada 25 nucleotídeos antes do sítio de 
início da transcrição. Essa não é a única sequência de DNA que sinaliza o início da transcrição, mas, para a maioria 
dos promotores de polimerase II, ela é a mais importante. A ligação de TFIID provoca uma grande distorção no DNA 
do TATA-box. Acredita-se que essa distorção sirva como um marco físico para a localização de um promotor ativo 
no interior de um genoma extremamente grande e que mantenha as sequências de DNA de ambos os lados da 
distorção unidas para permitir as etapas subsequentes de associação das proteínas do complexo. Outros fatores são, 
então, reunidos, junto à RNA-polimerase II, para formar um complexo de iniciação da transcrição completo. 
Thaís Jacobs 
 O mais complexo dos fatores gerais de transcrição é TFIIH. Composto por nove subunidades, ele é 
praticamente tão grande quanto a própria RNA-polimerase II, sendo o responsável pela realização de diferentes 
etapas necessárias à iniciação da transcrição. Após a formação de um complexo de iniciação de transcrição sobre o 
DNA, a RNA-polimerase II deverá ter acesso à fita-molde no ponto de início da transcrição. O TFIIH, que contém uma 
DNA-helicase como uma de suas subunidades, torna possível essa etapa com a hidrólise de ATP, desespiralização 
do DNA e consequente exposição da fita-molde. A seguir, a RNA-polimerase II, da mesma forma que a polimerase 
bacteriana, se liga ao promotor, sintetizando pequenos fragmentos de RNA até sofrer uma série de alterações 
estruturais que permitem sua dissociação ao promotor e início da fase de extensão (ou alongamento) da transcrição. 
Uma etapa-chave para essa transição é a adição de grupos fosfato à “cauda” da RNA-polimerase (conhecida como 
CTD, ou domínio C-terminal. 
A polimerase pode, então, separar-se do agrupamento de fatores gerais 
de transcrição. Durante esse processo, ela sofre uma série de modificações 
conformacionais que fortalecem sua interação com o DNA e adquire novas 
proteínas que lhe permitem transcrever por longas distâncias e, em muitos casos, 
por várias horas, sem se dissociar do DNA. Uma vez que a polimerase II tenha 
iniciado a extensão do transcrito de RNA, a maioria dos fatores gerais de 
transcrição é liberada do DNA de forma que eles estarão disponíveis para iniciar 
outro ciclo de transcrição, com uma nova molécula de RNA-polimerase. A 
fosforilação da cauda da RNA-polimerase II tem uma função adicional: ela 
também faz os componentes da maquinaria do processamento do RNA se 
associarem à polimerase e, dessa forma, estarem em posição para modificar o 
RNA recém-transcrito assim que ele emergir da polimerase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O DNA das células eucarióticas está empacotado em nucleossomos, os quais ainda são organizados em 
estruturas de cromatina de maior complexidade. Como resultado, a iniciação da transcrição nas células eucarióticas 
é mais complexa e requer mais proteínas do que a iniciação da transcrição em DNA purificado. Primeiramente, as 
proteínas reguladoras de genes conhecidas como ativadoras transcricionais devem se ligar a sequências específicas 
sobre o DNA (denominadas enhancers ou estimuladores) e auxiliar a atrair a RNA-polimerase II para o ponto de 
iniciação da transcrição. 
 A iniciação da transcrição eucariótica in vivo necessita da presença de um grande complexo proteico 
conhecido como Mediador, o qual permite que as proteínas ativadoras se comuniquem adequadamente com a 
polimerase II e com os fatores gerais de transcrição. Por fim, a iniciação da transcrição nas células eucarióticas 
normalmente requer o recrutamento de enzimas modificadoras da cromatina, como complexos remodeladores de 
cromatina e enzimas modificadoras de histonas. Ambos os tipos de enzimas podem aumentar o acesso ao DNA da 
cromatina e, assim, facilitam a montagem da maquinaria de iniciação da transcrição sobre o DNA. 
Thaís Jacobs 
 
 Uma vez que a RNA-polimerase tenha iniciado a transcrição, ela move-se de forma irregular, parando em 
algumas sequências de DNA e transcrevendo rapidamente outras. As RNA-polimerases em funcionamento, tanto em 
bactérias quanto em eucariotos, estão associadas a uma série de fatores de alongamento (ou fatores de extensão), 
proteínas que diminuem a probabilidade de dissociação da RNA-polimerase antes que esta chegue ao término de 
um gene. Esses fatores caracteristicamente associam-se à RNA-polimerase logo após a iniciação ter ocorrido e 
ajudam a polimerase a se mover sobre a ampla variedade de sequências de DNA encontradas nos genes. As RNA-
polimerases eucarióticas também devem lidar com a estrutura da cromatina conforme elas se movem sobre o molde 
de DNA e, para isso, geralmente são auxiliadas por complexos de remodelagem da cromatina dependentes de ATP 
que podem mover-se com a polimerase ou simplesmente podem procurar e resgatar uma polimerase que 
eventualmente esteja paralisada. Além disso, as chaperonas de histonas ajudam a dissociar parcialmente os 
nucleossomos a frente de uma RNA-polimerase em movimento e a associá-los após sua passagem. 
 A transcrição é apenas a primeira de diferentes etapas necessárias para a produção de uma molécula de 
mRNA madura. Outras etapas essenciais incluem a modificação covalente de ambas as extremidades do RNA e a 
remoção de sequências de íntrons que são retiradas do transcrito de RNA pelo processo de splicing do RNA. Ambas 
as extremidades do mRNA eucariótico são modificadas: pelo capeamento na extremidade 5’ e pela poliadenilação 
na extremidade 3’. Essas extremidades especiais permitem que a célula verifique se ambas as extremidades de uma 
molécula de mRNA estão presentes (e, como consequência, se a mensagem está intacta), antes de exportar o RNA 
do núcleo para ser traduzido em proteína. A retirada de íntrons do RNA une as diferentes porções de uma sequência 
codificadora de proteínas e permite que os eucariotos superiores tenham a capacidade de sintetizar várias proteínas 
diferentes a partir do mesmo gene. 
 Assim que a RNA-polimerase II tenha produzido aproximadamente 25 nucleotídeos de RNA, a extremidade 
5’ da nova molécula de RNA é modificada pela adição de um “quepe” (ou capa) que consiste em um nucleotídeo 
guanina modificado. A reação de capeamento é realizada por três enzimas que agem sucessivamente: uma remove 
um fosfato da extremidade 5’ do RNA nascente (uma fosfatase), outra (uma guaniltransferase) adiciona um GMP em 
uma ligação reversa (5’ para 5’ em vez de 5’ para 3’), e uma terceira (uma metiltransferase) adiciona um grupo metila 
à guanosina. Visto que todas as três enzimas ligam-se à cauda fosforilada da RNA-polimerase na posição Ser5 – a 
modificação adicionada pelo TFIIH durante a iniciação da transcrição – elas estão prontas para modificar a 
extremidade 5’ do transcrito nascente assim que ela emerge da polimerase. O quepe metil 5’ identifica a extremidade 
5’ de mRNAs eucarióticos, e essa marca ajuda a célula a distinguir os mRNAs dos outros tipos de moléculas de RNA 
presentesna célula. 
 No núcleo, o quepe se liga a um complexo proteico denominado complexo de ligação ao quepe (CBC, cap-
binding complex), o qual ajuda o processamento e a exportação dos futuros mRNAs. O quepe metil 5’ também 
desempenha um importante papel na tradução dos mRNAs no citosol. 
Thaís Jacobs 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os genes eucarióticos são encontrados sob a forma de pequenos pedaços de sequências codificadoras 
(sequências expressas ou éxons) intercaladas por sequências muito mais longas, as sequências intervenientes ou 
íntrons; assim, a porção codificadora de um gene eucariótico é, em geral, apenas uma pequena fração do 
comprimento total do gene. Tanto as sequências de íntrons quanto as de éxons são transcritas em RNA. As 
sequências dos íntrons são removidas do RNA recentemente sintetizado por meio de um processo denominado 
splicing de RNA. Grande parte do splicing de RNA que ocorre nas células atua na produção de mRNA. 
 Somente após ter ocorrido o splicing e o processamento das extremidades 5’ e 3,’ esse RNA será 
denominado mRNA. Cada evento de splicing remove um íntron, por meio de duas reações sequenciais de 
transferência de fosforil, conhecidas como transesterificações, as quais unem dois éxons, enquanto removem o íntron 
entre eles sob a forma de um “laço”. A maquinaria que catalisa o splicing do pré-mRNA é complexa, consistindo em 
cinco moléculas adicionais de RNA e várias centenas de proteínas, e muitas moléculas de ATP são hidrolisadas por 
evento de splicing. Essa complexidade é presumivelmente necessária para assegurar que o splicing seja exato, sendo 
ao mesmo tempo suficientemente flexível para lidar com a enorme diversidade de íntrons encontrada em uma célula 
eucariótica típica. 
 Atualmente, o splicing de RNA também apresenta uma vantagem. Os transcritos de vários genes 
eucarióticos (estimam-se 95% dos genes em humanos) sofrem splicing de diferentes maneiras, permitindo que um 
mesmo gene produza um conjunto correspondente de diferentes proteínas. Assim, em vez de representar um 
processo desnecessário e de gasto excessivo, como aparentava ser, à primeira vista, o splicing de RNA permite aos 
eucariotos incrementar o potencial codificador de seus genomas. 
 O mecanismo de splicing de pré-mRNA implica que a maquinaria de splicing deve reconhecer três regiões 
na molécula RNA precursora: a região de splicing 5’, a região de splicing 3’ e o ponto da forquilha na sequência do 
íntron que forma a base do fragmento em laço a ser excisado. Como esperado, cada um desses três sítios tem uma 
sequência nucleotídica consenso, que é similar entre diferentes íntrons e que fornece informações para a célula a 
respeito do local onde deve ocorrer o splicing. 
As etapas-chave do splicing do RNA são realizadas por moléculas de RNA e não por proteínas. As moléculas 
especializadas de RNA reconhecem as sequências nucleotídicas que especificam onde o splicing deve ocorrer e 
também catalisam a química do splicing. Essas moléculas de RNA são relativamente pequenas e existem cinco delas, 
U1, U2, U4, U5 e U6. Conhecidas como snRNAs (pequenos RNAs nucleares, small nuclear RNAs), cada uma é 
Thaís Jacobs 
complexada com pelo menos sete subunidades proteicas para formar uma snRNP (pequena ribonucleoproteína 
nuclear, de small nuclear ribonucleoprotein). As snRNPs formam o cerne do spliceossomo, o grande arranjo de 
moléculas de RNA e de proteínas que realiza o splicing do pré-mRNA na célula. Durante a reação de splicing, o 
reconhecimento da junção de processamento 5’, do ponto da forquilha e da junção de processamento 3’ é realizado 
principalmente por meio do pareamento de bases entre os snRNAs e as sequências consenso de RNA no pré-mRNA 
substrato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Thaís Jacobs 
A hidrólise extensiva do ATP é necessária para a associação e os rearranjos do spliceossomo. Algumas das 
proteínas adicionais que fazem parte do spliceossomo utilizam a energia da hidrólise de ATP para romper interações 
RNA-RNA já existentes e permitir a formação de outras. Ao todo, em torno de 200 proteínas, incluindo aquelas que 
formam as snRNPs, são necessárias para cada evento de splicing. Qual é o propósito desses rearranjos? Em primeiro 
lugar, eles permitem que os sinais de splicing do pré-RNA sejam examinados pelos snRNPs diversas vezes durante 
o processo de splicing. Por exemplo, U1 snRNP inicialmente reconhece o sítio de splicing 5’ por meio do pareamento 
de bases convencional; conforme o splicing procede, esses pares de bases são rompidos (pelo uso da energia da 
hidrólise do ATP) e U1 é substituído por U6. 
Esse tipo de rearranjo de RNA-RNA (em que a formação de uma interação de RNA-RNA requer a disrupção 
de outra) ocorre várias vezes durante o splicing e permite que os spliceossomos verifiquem e reavaliem os sinais de 
splicing, aumentando, desse modo, a precisão global do splicing. Em segundo lugar, os rearranjos que ocorrem no 
spliceossomo criam os sítios ativos para as duas reações de transesterificação. Esses dois sítios ativos são criados 
um após o outro e somente após os sinais de splicing no pré-mRNA terem sido verificados várias vezes. Essa 
progressão ordenada garante que erros de splicing ocorrerão apenas raramente. 
Uma vez que a reação química do splicing foi completada, as snRNPs permanecem ligadas à alça em laço. 
A dissociação das snRNPs do laço (e umas das outras) requer outra série de rearranjos RNA-RNA que requer a 
hidrólise de ATP. Dessa forma, os snRNAs retornarão à sua configuração original, podendo ser reutilizados em uma 
nova reação. Ao final de uma reação de splicing, o spliceossomo promove a ligação de um conjunto de proteínas ao 
mRNA, próximo à região anteriormente ocupada pelo íntron. Denominadas complexo de junção do éxon (EJC, exon 
junction complex), essas proteínas marcam o sítio de um evento de splicing que ocorreu com sucesso e, influenciam 
o destino subsequente do mRNA. 
Os mecanismos de fidelidade construídos em torno do spliceossomo para suprimir erros são suplementados 
por dois fatores adicionais que aumentam a chance de o splicing ocorrer de forma exata. O primeiro é uma simples 
consequência do acoplamento entre o splicing e a transcrição. Enquanto a transcrição ocorre, a cauda fosforilada da 
RNA-polimerase carreia vários componentes do spliceossomo e esses componentes são diretamente transferidos da 
polimerase para o RNA à medida que o RNA emerge da polimerase. Essa estratégia ajuda a célula a identificar e 
controlar os íntrons e os éxons. Uma estratégia denominada “definição de éxon” também ajuda que as células 
escolham as regiões adequadas para splicing. Pela definição de um éxon, a maquinaria de splicing pode procurar 
sequências exônicas de tamanho relativamente homogêneo. 
A extremidade 5’ de um pré-mRNA produzido pela RNA-polimerase II é capeada quase que imediatamente 
após a sua saída da RNA-polimerase. A seguir, à medida que a polimerase continua seu movimento ao longo de um 
gene, os componentes do spliceossomo se associam sobre o RNA e identificam os limites dos éxons e dos íntrons. 
A longa cauda C-terminal da RNA-polimerase coordena esses processos pela transferência de componentes do 
capeamento e do splicing diretamente para o RNA conforme ele emerge da enzima. À medida que a RNA-polimerase 
II se aproxima do final de um gene, um mecanismo similar assegura que a extremidade 3’ do pré-mRNA seja 
corretamente processada. 
A posição da extremidade 3’ de cada molécula de mRNA é, em última análise, especificada por sinais 
codificados no genoma. Esses sinais são transcritos em RNA, conforme a RNA-polimerase II se move ao longo deles, 
sendo, então, reconhecidos(como RNA) por uma série de proteínas de ligação ao RNA e por enzimas do 
processamento do RNA. Duas proteínas de subunidades múltiplas, denominadas fator de estimulação da clivagem 
(CstF, cleavage stimulation factor) e fator de especificidade de clivagem e poliadenilação (CPSF, cleavage and 
polyadenylation specificity factor), possuem importância especial. Ambas movimentam-se com a cauda da RNA-
polimerase e são transferidas à extremidade 3’ da sequência em processamento de uma molécula de RNA logo que 
ela emerge da RNA-polimerase. 
Após a ligação de CstF e CPSF às suas sequências de reconhecimento na molécula de RNA emergente, 
proteínas adicionais se ligam a eles para criar a extremidade 3’ do mRNA. Inicialmente, o RNA é clivado da 
polimerase. Após, uma enzima denominada poli-A-polimerase (PAP) adiciona, um a um, aproximadamente 200 
nucleotídeos A à extremidade 3’ produzida pela clivagem. O nucleotídeo precursor dessas adições é o ATP, e o 
mesmo tipo de ligações 5’ a 3’ utilizado na síntese convencional de RNA é formado nessa situação. No entanto, 
diferentemente das outras RNA-polimerases comuns, a poli-A-polimerase não requer um molde e, como 
consequência, a cauda de poli-A dos mRNAs eucarióticos não está diretamente codificada no genoma. Conforme a 
cauda de poli-A é sintetizada, as denominadas proteínas de ligação à poli-A se ligam a ela e, por um mecanismo 
ainda pouco conhecido, ajudam a determinar o tamanho final da cauda. Após a clivagem da extremidade 3’ de uma 
molécula de pré-mRNA eucariótica, a RNA-polimerase II continua a transcrever, em alguns casos até várias centenas 
de nucleotídeos. Uma vez que a clivagem da extremidade 3’ tenha ocorrido, o RNA recém-sintetizado que emerge 
das polimerases não apresenta um quepe 5’; esse RNA desprotegido é rapidamente degradado por uma exonuclease 
Thaís Jacobs 
5’→ 3’ presente na cauda da polimerase. Aparentemente, é essa degradação continuada do RNA que eventualmente 
permite à RNA polimerase se dissociar do molde e interromper a transcrição. 
A síntese e o processamento do pré-mRNA eucariótico ocorrem de forma ordenada no interior do núcleo da 
célula. Porém, de todo o pré-mRNA que é sintetizado, somente uma pequena fração – o mRNA maduro – será 
utilizada posteriormente pela célula. Como a célula consegue distinguir as moléculas de mRNA maduras 
relativamente raras, que ela deseja manter, da esmagadora quantidade de detritos gerados pelo processamento de 
RNA? A resposta é que, quando uma molécula de RNA é processada, ela perde certas proteínas e adquire outras. 
Por exemplo a ligação dos complexos de ligação ao quepe, dos complexos de junção do éxon e das proteínas de 
ligação à poli-A marcam a finalização respectiva do capeamento, do splicing e da adição da poli-A. Uma molécula de 
mRNA adequadamente completa também pode ser distinguida pela presença/ausência de determinadas proteínas. 
Os mRNAs processados de forma inadequada e outros resíduos de RNA (p. ex., sequências intrônicas 
excisadas) são retidos no núcleo, onde eventualmente serão degradados pelo exossomo nuclear, um grande 
complexo proteico cujo interior é rico em exonucleases de RNA 3’-5’. Assim, as células eucarióticas exportam apenas 
moléculas de RNA úteis para o citoplasma, enquanto fragmentos de RNA são eliminados no núcleo. Entre todas as 
proteínas que se agregam às moléculas de pré-mRNA conforme elas emergem das RNA-polimerases que estão 
transcrevendo, as mais abundantes são as proteínas ribonucleares nucleares heterogêneas (hnRNPs, 
heterogeneous nuclear ribonuclear proteins). Algumas dessas proteínas (existem aproximadamente 30 diferentes em 
humanos) desenrolam as hélices em grampo no RNA de tal forma que os sinais de splicing e outros sinais no RNA 
podem ser lidos mais facilmente. Outras empacotam preferencialmente o RNA contido nas sequências de íntrons 
extremamente longos, típicos de organismos complexos e podem desempenhar um papel importante na distinção 
entre mRNAs maduros e restos do processamento de RNA. 
Os mRNAs adequadamente processados são transportados através dos complexos do poro nuclear (NPCs, 
nuclear pore complexes), canais aquosos da membrana nuclear, os quais conectam diretamente o nucleoplasma e o 
citosol. A maioria das macromoléculas celulares, inclusive os mRNAs complexados a proteínas, apresenta tamanho 
excessivo, o que as impossibilita de atravessar os canais sem o uso de processos especiais. A célula usa energia 
para o transporte ativo dessas macromoléculas em ambos os sentidos através dos complexos do poro nuclear. 
As macromoléculas são transportadas através dos complexos do poro nuclear via receptores de transporte 
nuclear, os quais, dependendo da identidade da macromolécula, as escoltam do núcleo para o citoplasma ou vice-
versa. Para que ocorra a exportação do mRNA, um receptor de transporte nuclear específico deve ser ligado ao 
mRNA, uma etapa que, em muitos organismos, ocorre simultaneamente à clivagem e poliadenilação 3.’ Após ter 
ajudado a mover uma molécula de RNA através do complexo do poro nuclear, o receptor de transporte se dissocia 
do mRNA, penetra novamente no núcleo, e é utilizado para exportar uma nova molécula de mRNA. 
 
 
Os RNAs mais abundantes nas células são os RNAs ribossômicos (rRNAs), que constituem aproximadamente 
80% do RNA em uma célula que se encontra em rápida divisão. Esses RNAs formam o cerne do ribossomo. Os 
eucariotos têm uma polimerase especializada, a RNA-polimerase I, que se dedica à produção dos rRNAs. A RNA-
polimerase I é semelhante estruturalmente à RNA-polimerase II discutida anteriormente; entretanto, a ausência de 
uma cauda C-terminal na polimerase I ajuda a explicar por que seus transcritos não são capeados ou poliadenilados. 
Existem quatro tipos de rRNAs eucarióticos, cada um representado no ribossomo por uma cópia. Três desses 
quatro rRNAs (18S, 5,8S e 28S) são sintetizados por meio de modificações químicas e clivagem de um único grande 
rRNA precursor o quarto (5S RNA) é sintetizado a partir de um grupo separado de genes por uma polimerase 
diferente, a RNA-polimerase III, e não requer modificações químicas. Grandes modificações químicas ocorrem no 
rRNA precursor de 13 mil nucleotídeos de comprimento antes que os rRNAs sejam clivados e organizados sob a 
forma de ribossomos. 
Thaís Jacobs 
Cada modificação é feita em uma posição específica sobre o rRNA precursor, especificada por “RNAs-guia”, 
que se posicionam no rRNA precursor pelo pareamento de bases e, assim, trazem uma enzima modificadora de RNA 
para a posição apropriada. Outros RNAs-guia promovem a clivagem dos rRNAs precursores em rRNAs maduros, 
provavelmente por causarem modificações conformacionais no rRNA precursor, que expõem esses sítios para as 
nucleases. Todos esses RNAs-guia são membros de uma grande classe de RNAs chamada pequenos RNAs 
nucleolares (snoRNAs, small nucleolar RNAs), denominados dessa forma por desempenharem suas funções em um 
subcompartimento do núcleo – o nucléolo. Muitos snoRNAs são codificados nos íntrons de outros genes, 
especialmente aqueles que codificam proteínas ribossômicas. Eles são sintetizados pela RNA-polimerase II e 
processados a partir de sequências de íntrons excisados. 
O nucléolo é a região onde acontece o processamento de rRNAs e a sua organização sob a forma de 
subunidades ribossômicas. Ao contrário de muitas das principais organelas da célula, o nucléolo não está delimitado 
por uma membrana, ele é um enorme agregado de macromoléculas, incluindo os próprios genes do rRNA, 
precursores dos rRNAs, rRNAs maduros, enzimas de processamento de rRNAs, snoRNPs, um grande conjunto de 
fatores de associação (incluindo ATPases, GTPases, proteínas-cinase e RNA-helicases), proteínas ribossômicas e 
ribossomos parcialmente formados. A íntima associação de todos esses componentes permite que a organização 
dos ribossomos ocorra rapidamente e sem perturbações.O nucléolo pode ser visto como uma grande fábrica, na 
qual diferentes RNAs não codificadores são transcritos, processados e ligados a proteínas para formar uma ampla 
gama de complexos ribonucleoproteicos. 
TRADUÇÃO 
A conversão da informação de RNA para proteína representa uma tradução da informação para outra 
linguagem que utiliza símbolos bastante diferentes. Além disso, visto que existem somente quatro nucleotídeos 
diferentes no mRNA e 20 tipos distintos de aminoácidos em uma proteína, não se pode atribuir nessa tradução uma 
correspondência direta entre um nucleotídeo no RNA e um aminoácido na proteína. A sequência de nucleotídeos de 
um gene, por intermédio do mRNA, é traduzida na sequência de aminoácidos de uma proteína, aplicando-se as 
regras conhecidas como código genético. 
A sequência de nucleotídeos em uma molécula de mRNA é lida em grupos consecutivos de três. O RNA é 
um polímero linear de quatro nucleotídeos diferentes, de tal forma que existem 4 × 4 × 4 = 64 combinações possíveis 
de três nucleotídeos: os tripletes AAA, AUA, AUG, e assim por diante. Entretanto, somente 20 aminoácidos 
diferentes são normalmente encontrados nas proteínas. Ou alguns tripletes de nucleotídeos nunca são usados, ou o 
código é redundante e alguns aminoácidos são determinados por mais de um triplete. A segunda possibilidade é, de 
fato, a possibilidade correta. 
Cada grupo de três nucleotídeos consecutivos no RNA é denominado códon, e cada códon especifica um 
aminoácido ou determina a finalização do processo de tradução. Esse código genético é utilizado universalmente em 
todos os organismos atuais. 
Em uma molécula de mRNA os códons não reconhecem diretamente os aminoácidos que determinam: o 
grupo de três nucleotídeos, por exemplo, não se liga diretamente ao aminoácido. Mais exatamente, a tradução do 
mRNA em proteína depende de moléculas adaptadoras que podem reconhecer e se ligar ao códon e, em outra região 
de sua superfície, ao aminoácido. Esses adaptadores consistem em um conjunto de pequenas moléculas de RNA 
conhecidas como RNA transportador (tRNA). 
As moléculas de RNA podem se enovelar com alta precisão em estruturas tridimensionais, e as moléculas de 
tRNA fornecem um extraordinário exemplo dessa capacidade. Quatro pequenos segmentos do tRNA enovelado 
formam duplas-hélices, produzindo uma molécula que se assemelha a uma folha de trevo quando representada 
esquematicamente. A “folha de trevo” é submetida a enovelamentos adicionais para formar uma estrutura compacta 
em forma de L que é mantida por ligações de hidrogênio adicionais entre diferentes regiões da molécula. Duas regiões 
de nucleotídeos não pareados, cada uma delas situada em uma das extremidades da molécula em forma de L, são 
cruciais para a atuação do tRNA na síntese de proteínas. Uma dessas regiões forma o anticódon, um conjunto de 
três nucleotídeos consecutivos que pareiam com o códon complementar em uma molécula de mRNA. A outra é uma 
pequena região de fita simples na extremidade 3’ da molécula: esse é o sítio onde o aminoácido que corresponde ao 
códon é ligado ao tRNA. 
O código genético é redundante; ou seja, diversos códons podem determinar um único aminoácido. Essa 
redundância implica na existência de mais de um tRNA para vários dos aminoácidos ou no pareamento de algumas 
moléculas de tRNA com mais de um códon. De fato, ambas as situações ocorrem. Alguns aminoácidos são 
codificados por mais de um tRNA, e alguns tRNAs são construídos de tal forma que requerem um pareamento de 
bases exato apenas nas duas primeiras posições do códon, podendo tolerar um pareamento imperfeito (ou oscilação) 
na terceira posição. Esse pareamento oscilante de bases explica por que tantos códons alternativos para um 
aminoácido diferem apenas em seu terceiro nucleotídeo. 
Thaís Jacobs 
Para ler o código genético no DNA, as células produzem uma série de tRNAs diferentes. Consideraremos 
agora como cada molécula de tRNA liga-se a seu parceiro adequado, apenas um entre os 20 aminoácidos. O 
reconhecimento e a ligação ao aminoácido correto dependem de enzimas denominadas aminoacil-tRNA-sintetases, 
as quais acoplam covalentemente cada aminoácido ao seu conjunto apropriado de moléculas de tRNA. 
Na maioria das células existe uma enzima sintetase diferente para cada aminoácido (ou seja, 20 sintetases 
ao todo); uma liga glicina a todos os tRNAs que reconhecem códons de glicina, outra liga alanina a todos os tRNAs 
que reconhecem códons de alanina, e assim por diante. Diversas bactérias, no entanto, têm menos do que 20 
sintetases, e uma mesma enzima sintetase é responsável pelo acoplamento de mais de um aminoácido aos seus 
tRNAs apropriados. Nesses casos, uma única sintetase posiciona o mesmo aminoácido em dois tipos diferentes de 
tRNAs, mas apenas um deles tem o anticódon que combina com o aminoácido. Uma segunda enzima, então, modifica 
quimicamente cada aminoácido ligado “incorretamente”, de tal forma que este agora corresponda ao anticódon 
exibido pelo tRNA ao qual ele se encontra covalentemente ligado. 
A reação catalisada pela sintetase que liga o aminoácido à extremidade 3’ do tRNA é uma das muitas reações 
celulares associadas à hidrólise de ATP com liberação de energia e produz uma ligação de alta energia entre o tRNA 
e o aminoácido. A energia dessa ligação é usada em uma etapa posterior, na síntese de proteínas, para ligar 
covalentemente o aminoácido à cadeia polipeptídica em crescimento. 
 
 
A síntese de proteínas é guiada pela informação presente nas moléculas de mRNA. Para manter a fase de 
leitura correta e para assegurar a exatidão (aproximadamente 1 erro a cada 10 mil aminoácidos), a síntese proteica 
é realizada no ribossomo, uma máquina catalítica complexa composta por mais de 50 proteínas diferentes 
(as proteínas ribossômicas) e diversas moléculas de RNA, os RNAs ribossômicos (rRNAs). 
As subunidades menores e maiores dos ribossomos são formadas no nucléolo, onde rRNAs recentemente 
transcritos e modificados se associam às proteínas ribossômicas que foram transportadas para o núcleo após a sua 
síntese no citoplasma. Essas duas subunidades ribossômicas são, então, exportadas para o citoplasma, onde serão 
unidas para realizar a síntese de proteínas. A subunidade menor fornece uma região sobre a qual os tRNAs são 
pareados de maneira eficiente aos códons do mRNA, enquanto a subunidade maior catalisa a formação das ligações 
peptídicas que unem os aminoácidos, formando uma cadeia polipeptídica. 
Quando a síntese de proteínas não está ativa, as duas subunidades do ribossomo estão separadas. Elas se 
associam a uma molécula de mRNA, normalmente próximo à sua extremidade 5’, para iniciar a síntese de uma 
proteína. O mRNA é, então, puxado através do ribossomo, três nucleotídeos de cada vez. Conforme seus códons 
Thaís Jacobs 
penetram no ribossomo, a sequência de nucleotídeos do mRNA é traduzida em uma sequência de aminoácidos, 
usando os tRNAs como adaptadores para adicionar cada aminoácido na sequência correta na extremidade crescente 
da cadeia polipeptídica. Quando um códon de terminação é encontrado, o ribossomo libera a proteína finalizada e 
suas duas subunidades separam-se novamente. Nesse ponto, essas subunidades podem ser reutilizadas para iniciar 
a síntese de outra proteína com outra molécula de mRNA. 
Para coreografar os muitos movimentos coordenados necessários para 
uma tradução eficiente, um ribossomo contém quatro sítios de ligação para 
moléculas de RNA: um é para o mRNA e três (chamados de sítio A, sítio P e sítio 
E) são para tRNAs. Uma molécula de tRNA se liga com alta afinidade aos sítios 
A e P apenas se seus anticódons formarem pares de bases com o códon 
complementar (permitindo-se oscilamento) na molécula de mRNA que está ligada 
ao ribossomo. Uma molécula de tRNA se liga com alta afinidade aos sítios A e P 
apenas se seus anticódons formarem pares de bases com