Metabolismo do RNA

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Lehninger, 6ª ed, 2014 Capítulo 25
Leonardo Dutra Rubim
Curso de Farmácia na Universidade Estadual de Londrina – UEL
Leonardo.dutra@uel.br
V. 1
mailto:Leonardo.dutra@uel.br
➢ Desoxirribose
➢ Timina (T)
➢ Fita dupla
➢ C – G – A - T 
➢ RNA mensageiro (RNAm): responsável por ler o
código genético expresso na fita de DNA
(transcrição)
➢ RNA transportador (RNAt): lê a mensagem
genética contida no RNAm e transporta o
aminoácido necessitado pela RNA-Polimerase 2
durante o processo de tradução (produção de
proteínas)
➢ RNA ribossômico (RNAr): constituinte do
ribossomo, maquinaria de produção de
proteína
Soma de todas as moléculas de RNA produzidas em
uma célula sob determinado conjunto de
condições
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➢ Ribose
➢ Uracila (U) 
➢ Fita simples
➢ C – G – A – U
➢ Grupo OH no C2’ 
Processo em que um sistema de enzimas converte a
informação genética de um segmento de dupla-fita
de DNA em um filamento de RNA com sequência de
bases complementar a uma fita de DNA
➢ Fita-molde: fita que serve como molde para a
RNA-polimerase
➢ Fita não molde (codificadora): fita
complementar ao molde e com a sequência de Pb
idêntica ao transcrito de RNA. Abrigam a
sequência regulatória que controlam a
transcrição
➢ RNA-polimerase dependente de DNA precisa de:
❑ Molde de DNA;
❑ Os quatro ribonucleosídeos 5’-trifosfatos
(ATP, GTP, UTP, CTP) como precursores das
unidades de nucleotídeos de RNA;
❑ Zn2+ e MG2+
➢ O alongamento causado pela RNA-polimerase segue
sentido 5’ → 3’;
➢ Mais ativa quando ligada a um DNA de fita dupla;
➢ A adição de novos nucleotídeos segue o mesmo
padrão de pareamento de bases de Watson&Crick (U
→ A);
➢ A geometria também interfere na seleção dos
pares de bases corretos;
➢ A fita de DNA molde é lida no sentido 3’→ 5’;
➢ Se torna ativa ao se ligar com sequências chaves
no DNA chamadas de promotores;
➢ A fita dupla de DNA é desenrolada para ser lida
e é reenrolada logo depois;
➢ A atividade de desenrolamento causa estresse
topológico gerando uma supertorção positiva a
frente da enzima e, atrás, uma supertorção
negativa. O estresse é aliviado por atividade de
topoisomerases.
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Síntese de RNA dependente de DNA 
→ Convenção chave ←
➢ Composta por 5 subunidades centrais e um subunidade
σ (sigma), que se liga transitoriamente ao centro e
direciona a enzima para os sítios de ligação
específicos do DNA.
➢ Não possui atividade revisora 3’ → 5’:
❑ Taxa de erro na transcrição é elevada. Um
nucleotídeo é inserido errado a cada 10^4 a
10^5 nucleotídeos inseridos corretamente (DNA
polimerase 1 a cada 10^9 a 10^11);
❑ Esses erros não são tão prejudiciais porque a
proteína (produto final da transcrição-
tradução) é produzida em grande escala e “uma”
errada não causa tanto problema (≠ do DNA que
uma molécula é permanente);
❑ Algumas RNA-polimerases pausam ao inserir um
nucleotídeo errado e podem corrigir o erro da
extremidade 3’ por reversão direta da
polimerase.
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Transcrição em procariotos 
➢ Promotores: sequências específicas no DNA onde a 
RNA-polimerase se ligará para iniciar a transcrição.
➢ Sequência-consenso: região pouco ou invriavel em 
promotores. -10 → (5’)TATAAT(3’) e -35 → 
(5’)TTGACA(3’).
➢ Elemento upstream promoter (UP) – promotor a 
montante: região rica em AT entre as regiões -40 e -
60. Importante para a ligação da RNA-polimerase.
➢ Ligação da subunidade alfa da RNA-polimerase ao
promotor formando um complexo que está fechado (DNA
intacto) e sucessivamente ficará aberto (DNA
intacto e parcialmente desenrolado próximo a
sequência 10);
➢ O complexo sofre uma alteração mudando para a
conformação de alongamento e em seguida o complexo
é distanciado do promotor;
➢ A subunidade alfa se distância aleatoriamente a
medida que a polimerase entra na fase de
alongamento da transcrição.
➢ Com o afastamento da unidade alfa, a proteína NusA
se associa competitivamente no sitio de ligação da
unidade alfa;
➢ Há a formação da bolha de transcrição (DNA
desenrolado + RNA-polimerase);
➢ Adição de nucleotídeos na extremidade 3’OH;
➢ Formação de um híbrido de RNA-DNA com cerca de 8pb;
➢ Ao término da transcrição, a proteína NusA se
dissocia do sítio de ligação e a RNA-polimerase é
reciclada com a (re)ligação do fator sigma no sítio
do complexo enzimático.
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Transcrição em procariotos 
➢ Terminação INDEPENDENTE de rut:
❑Elemento 1: formação de uma sequência de
nucleotídeos intracomplementares → permite
a formação de um grampo (15 a 20
nucleotídeos) na fita de RNA recém
sintetizada;
❑Elemento 2: filamento altamente conservado
de uma sequência de 3 resíduos de A na
fita-molde que é transcrito em U próximo da
extremidade 3’ do grampo;
❑O elemento 2 pausa a polimerase enquanto o
elemento 1 interrompe a vários pares de
bases A═U no seguimento hibrido e pode
interromper interações importantes entre o
complexo enzimático e o RNA.
➢Terminação DEPENDENTE de rut:
❑Elemento rut: Sequencia rica em CA no RNA;
❑Helicase rho: proteína que se associa ao
elemento rut e deslisa pela fita de RNA na
direção 5’ → 3’ até encontrar a bolha de
transcrição, pausar a polimerização e, com
a hidrólise do ATP, dissociar a fita de RNA
por mecanismos ainda não conhecidos.
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Transcrição em eucariotos
TIPO FUNÇÃO 
RNA-polimerase 1 (Pol 1) Síntese de RNA pré-ribossômico (pré-
rRNA)
RNA-polimerase 2 (Pol 2) Síntese de mRNA e alguns RNA 
especializados 
RNA-polimerase 3 (Pol 3) Síntese de tRNA, rRNA 5s e alguns 
pequenos e RNA especializados 
➢ Enzima com 12 subunidades e massa molecular de 510mil
➢ RBP1: maior subunidade, com grau de homologia a
unidade ᵦ’ de RNA-polimerase bacteriana. Possui uma
longa calda carboxiterminal (CDT), consistindo em
várias repetições de uma sequência-consenso de sete
aminoácidos –YSPTSPS-
➢ RBP2: estruturalmente semelhante a subunidade ᵦ
bacteriana
➢ RBP3 e RBP11: homologia estrutural com subunidade alfa
em bactérias
➢ Fatores de transcrição: proteínas usadas para a
formação de um complexo ativo.
➢ Fatores de transcrição gerais (TFII): geralmente
conservados em eucariotos.
Promotor em eucariotos:
❑ TATA box: sequência-consenso
TATA(A/T)A(A/T)(A/G) próximo do pb -30;
❑ Sequência Inr (iniciador): próxima ao
sítio de início do RNA em +1.
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Transcrição em eucariotos
➢ A proteína de ligação ao TATA (TBP) é ligada pelo
fator de transcrição TFIIB e estabilizada pelo fator
TFIIA.
➢ Inicio com ligação da TBP ao TATA box e a formação do
complexo TBP-DNA (promotores sem TATA box → TBP chega
como parte de um complexo de subunidades chamado
TFIID).
➢ O TFIIB fornece uma ligação importante para a DNA-
polimerase 2 e o complexo TBP-TFIIB é ligado ao fator
TFIIF.
➢ A TFFIF ajuda a Pol 2 a se ligar ao seus promotores
pela interação com a TFIIB e pela redução de ligações
da polimerase os sítios inespecíficos.
➢ A TFIIH tem uma atividade de helicase do DNA e promove
o desenrolamento da fita de DNA próximo ao sítio de
início do RNA (requer hidrólise de ATP).
➢ A TFFIH e a TFIIE se ligam para formar um complexo
fechado.
➢ Fosforilação da calda CTD:
❑ TFIIH: função adicional de fosforilação durante a
iniciação;
❑ Cinase 9 dependente de ciclina (CDK9) –parte do
complexo pTEFb (fator positivo b de alongamento)
e outras proteínas-cinases: fosforilam
principalmente os resíduos de Ser da sequência de
repetição do CTD;
❑ A fosforilação gera uma mudança conformacional
que inicia a transcrição;
❑ A fosforilação da calda é variável durante os
estágios da transcrição.
➢ Durante a síntese dos 60 a 70 nucleotídeos iniciais de
RNA, primeiro TFIIE é liberado, seguido pelo TFIIH, e
a Pol II entra na fase de alongamento da transcrição.
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Transcrição em eucariotos
➢ O fator TFIIF permanece associado a Pol 2 duranteo
alongamento.
➢ Ação dos fatores de alongamento
❑ Induz atividade da polimerase
❑ Impedem a pausa da atividade da polimerase
❑ Coordenam interações entre complexos de proteínas
envolvidos no processamento pós-transcricional de
mRNA.
➢ Após a transcrição finalizada, o transcrito é liberado
(por mecanismos não esclarecidos) e a Pol 2 é
desfosforilada e reciclada.
➢ A transcrição é catalisada por RNA-polimerases
dependentes de DNA, que usam ribonucleosídeo 59-
trifosfatos para sintetizar RNA complementar à
fita-molde do DNA duplex. A transcrição ocorre em
várias fases: ligação da RNA-polimerase a um sítio
de DNA chamado promotor, iniciação da síntese do
transcrito, alongamento e terminação.
➢ A RNA-polimerase bacteriana precisa de uma
subunidade especial para reconhecer o promotor.
Como primeiro passo envolvido na transcrição, a
ligação da RNA-polimerase ao promotor e a
iniciação da transcrição são intimamente
regulados. A transcrição para em sequências
chamadas terminadores.
➢ As células eucarióticas têm três tipos de RNA-
polimerases. A ligação da RNA-polimerase II aos
seus promotores precisa de um conjunto de
proteínas chamadas de fatores de transcrição. Os
fatores de alongamento participam na fase de
alongamento da transcrição. A maior subunidade de
Pol II tem um longo domínio carboxil--terminal,
que é fosforilado durante as fases de iniciação e
alongamento.
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Processamento pós transcricional de RNA 
➢ Praticamente todas as moléculas de RNA em eucariotos
são processadas pós síntese
➢ Um gene pode dar origem a vários produtos por meio do
processamento diferencial do RNA
➢ Transcrito primário: molécula de RNA recém-sintetizada
➢ Íntrons: regiões não codificantes no transcrito
➢ Éxons: regiões codificantes no transcrito
➢ Splicing: processo em que os íntrons são removidos da
cadeia e os éxons são reunidos para formar uma cadeia
que especifica um polipeptídeo funcional.
➢ 5’ cap (quepe; capacete):
❑ resíduo modificado adicionado a extremidade 5’
❑ Sítio de ligação para uma proteína específica
❑ Participação da ligação do mRNA ao ribossomo para
iniciar a tradução → ligação a um complexo
específico de proteínas ligadoras de cap
❑ Oferece proteção contra ribonucleases
➢ Cauda poli(A):
❑ Clivagem da extremidade 3’
❑ Adição de 80 a 250 resíduos de Alanina para a
formação da cauda poli(A), catalisado pela
poliadenilato-polimerase.
❑ Sítio de ligação para uma proteína específica
❑ Oferece proteção contra ribonucleases
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Processamento pós transcricional de RNA 
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Processamento pós transcricional de RNA 
➢ Os RNA ribossômicos são feitos de precursores maiores
chamados de RNA pré-ribossômico ou pré-rRNA;
➢ O precursor RNA 30S de cerca de 6500 nucleotídeos, em
bactérias, dá origem aos rRNA 16S, 23S, 5S e alguns
tRNA;
➢ Conversão de uridina em pseudouridina.
➢ Um transcrito do pré-rRNA 45S é sintetizado pela RNA-
polimerase I e processado no nucléolo para formar os
rRNA 18S, 28S e 5,8S característicos dos ribossomos de
eucariotos;
➢ Durante a transcrição, há a incorporação do transcrito
primário 45S em um complexo pré-ribossomal 90S;
➢ SnoRNP: complexo de proteínas que catalisam as reações
de conversão de uridina em pseudouridina e a metilação
de nucleosídeos dependente de adoMet.
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Processamento pós transcricional de RNA 
➢ Os RNA transportadores são derivados de precursores de
RNA mais longos pela remoção enzimática de
nucleotídeos das extremidades 5’ e 3’.
➢ Em eucariotos, os íntrons estão presentes em poucos
transcritos de tRNA e devem ser retirados.
➢ RNase P: endonuclease encontrada em todos os
organismos responsável por remover o RNA da
extremidade 5’ dos tRNA.
❑ Essa enzima contém tanto proteína quanto RNA. O
componente RNA é essencial para a atividade (em
células bacterianas pode ser ativo mesmo sem o
componente proteico)
➢ RNase D: exonucleases responsável pelo processamento da
extremidade 3’.
➢ Adição do trinucleotídeo CCA
❑ Adição do trinucleotídeo CCA(3’)3’-terminal que
pode estar ausente em alguns precursores de tRNA
bacterianos e de todos os de eucariotos;
❑ Adição de 3 precursores de ribonucleosídeos
trifosfato feito pela nucleotidiltransferase (tipo
de enzima incomum), a sítios ativos separados do
tRNA e catalisa a formação das ligações
fosfodiéster para a formação da sequência;
❑ Não necessita de molde de DNA, nem de RNA. O molde
é o próprio sítio ativo de ligação da enzima.
➢ Modificação de algumas bases por metilação, desaminação
ou redução
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Síntese de RNA e DNA a partir de RNA 
➢ Transcriptase reversa: DNA-polimerase carregada dentro
de algumas partículas virais que é dependente de RNA.
(vírus que têm essa enzima são chamados de retrovírus)
➢ O genoma viral de fita simples de RNA e a enzima,
entram na célula hospedeira;
➢ A transcriptase reversa catalisa uma síntese de uma
fita de DNA complementar ao RNA viral e então degrada
o RNA viral do híbrido de RNA-DNA e o substitui por
DNA;
➢ A fita dupla de DNA sintetizado é incorporado ao
genoma da célula hospedeira eucariótica;
➢ Os genes virais integrados e dormentes, podem ser
ativados e transcritos, e o produto gênico -proteínas
virais e o próprio genoma de RNA-, acondicionados como
ovos vírus.