Transcrição e Tradução

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Concepção I Genética Lucas Silva 
 
 
▪ É o processo de síntese de moléculas de RNA a 
partir de um gene. 
▪ São sintetizados todos os RNAs da célula 
▪ Este processo é catalisado pela RNA-polimerase e 
ocorre no sentido 5’-3’ 
▪ Apresenta três sequencias: iniciação, 
alongamento e término. 
 
▪ Éxons: Regiões codificantes de proteínas 
▪ Íntrons: Regiões não codificantes de proteínas 
▪ Região promotora: Inicio da transcrição 
▪ Região de terminação: Término da transcrição 
 
Obs.: Sequencias especificas de nucleotídeos 
determinam cada uma das regiões. São sequencias 
padrões e especificas. 
Regiões promotoras de transcrição 
▪ Região onde a RNA-polimerase se liga, porem essa 
região não é transcrita. A transcrição começa após 
a região promotora. (+1 corresponde ao primeiro 
nucleotídeo transcrito). 
 
▪ TATA box - presente em genes que são 
expressos o tempo todo. É uma sequência sinal 
para RNA-polimerase e outras proteínas para 
ligação e ativação do processo de transcrição. 
 
Obs.: As extremidades dos genes que são transcritas 
não são traduzidos e servem para proteger a região 
interna onde se encontra o gene. 
 
▪ A transcrição começa com a abertura e a 
desespiralização de uma pequena porção da 
dupla-hélice de DNA, o que expõe as bases em 
cada fita de DNA. Uma das duas fitas de DNA age 
como um molde para a síntese de uma molécula 
de RNA. 
▪ A sequência de nucleotídeos da cadeia de RNA é 
determinada pela complementariedade do 
pareamento de bases entre os nucleotídeos a 
serem incorporados e o DNA molde. 
▪ O ribonucleotídeo a ser incorporado na cadeia de 
RNA é canalizado pela enzima RNA-polimerase. 
▪ RNA-polimerase move-se paulatinamente sobre o 
DNA, desespiralizando a dupla-hélice à frente do 
sítio ativo de polimerização e, assim, expondo 
uma fita molde para o pareamento de bases por 
complementaridade. 
▪ A cadeia de RNA em formação é estendida em um 
nucleotídeo por vez na direção 5’ para 3’. 
▪ A hidrolisa de trifosfatos de nucleotídeos (ATP, 
GTP) fornecem a energia necessária para 
impulsionar essa reação. 
▪ Nas bactérias a RNA-polimerase bacteriana é um 
complexo de múltiplas subunidades. Esse 
complexo adere firmemente ao DNA bacteriano 
quando ele desliza em uma região de dupla-hélice 
de DNA denominada promotor. 
▪ Após a enzima polimerase ter sido liberada no 
terminador, ela reassocia-se com um fator σ livre 
para forma uma holoenzima que poderá começar 
novamente o processo de transcrição. 
▪ O terminador consiste em um seguimento de DNA 
que contém sinais de terminação para a 
transcrição. 
 
 
 
Concepção I Genética Lucas Silva 
 
 
A transcrição em procariotos ocorre no citosol. 
 
▪ Em contraste com as bactérias, que contêm um 
único tipo de RNA-polimerase, os núcleos 
eucarióticos têm três: 
o RNA-polimerase I – Transcreve genes pra 
rRNA 
o RNA-polimerase II – Transcreve todos os 
genes para proteínas e alguns genes para 
pequenos RNAs 
o RNA-polimerase III – Transcreve genes para 
tRNA, rRNA 5S e genes para pequenos RNAs 
estruturais. 
▪ Apesar da RNA-polimerase II eucariótica 
apresentar similaridade com a procariótica, elas 
apresentam algumas diferenças importantes: 
o Enquanto a RNA-polimerase bacteriana 
requer uma única proteína adicional (o fator σ) 
para que ocorra a transcrição, as RNA-
polimerases eucarióticas necessitam de 
diversas proteínas adicionais, coletivamente 
chamadas de fatores gerais de transcrição. 
o A iniciação da transcrição eucariótica precisa 
lidar com o DNA empacotado em 
nucleossomos e sob outras formas de 
estruturação de cromatina, características 
ausentes nos cromossomos bacterianos 
 
▪ A RNA-polimerase não precisa nem de Helicase 
(abre a dupla fita de DNA) nem Primase (adição do 
primeiro nucleotídeo), ela mesma faz esses 
processos. 
▪ A RNA-pol também não possui mecanismo de 
reparo como a DNA-polimerase, e por isso o 
processo ocorre em menor velocidade. 
▪ Obs.: Os erros nessas transcrições não são 
passados para as próximas gerações, uma vez que 
o erro ocorre a nível de RNA. 
▪ A abertura da DNA pela RNA-polimerase é 
denominada de “bolha de replicação”. 
▪ A síntese ocorre no sentido 3’-5’. 
▪ Esse processo ocorre de forma continua e, 
portanto, existem mecanismo que ativam ou 
inativam os genes de acordo com as necessidades 
das células e do organismo (um desses mecanismo 
é o bloqueio da região promotora). 
 
Fatores de transcrição 
▪ Esses fatores são um grupo de proteínas 
interativas designadas como TFII (fator de 
transcrição para a polimerase II) e recebem nomes 
arbitrários, como TFIIB, TFIID e assim por diante. 
▪ Auxiliam no processo de transcrição. Ajudam a 
RNA-polimerase a reconhecer a região promotora 
e também auxiliam na fixação da RNA-polimerase 
ao DNA para o processo de transcrição. 
▪ Auxiliam na separação das duas fitas de DNA e 
liberam a RNA-polimerase do promotor quando a 
transcrição começa. 
▪ Cada gene apresenta um fator de transcrição 
diferente. 
▪ O processo de transcrição tem início com a ligação 
do fator geral de transcrição TFIID a uma pequena 
sequência de DNA composta por nucleotídeos T e 
A (TATA box). 
▪ Outros fatores são ligados na RNA-polimerase II 
para formar um complexo de iniciação de 
transcrição. 
Concepção I Genética Lucas Silva 
 
 
▪ A RNA-polimerase II, da mesma forma que a 
polimerase bacteriana, se mantém no promotor, 
sintetizando pequenos fragmentos de RNA até 
sofrer uma série de alterações estruturais que 
permitem sua saída do promotor e a entrada na 
fase de extensão da transcrição. 
▪ Quando se inicia a transcrição do RNA, a maioria 
dos fatores de transcrição é liberada do DNA. 
▪ A iniciação da transcrição requer o recrutamento 
da cromatina e enzimas modificadoras de 
histonas. 
 
▪ Acentuadores: São regiões em que se ligam 
proteínas para melhorar a afinidade das proteínas 
na região promotora. Estão presentes apenas em 
alguns genes. 
▪ Um fator de transcrição II D (TFIID), que são 
proteínas auxiliadoras, se liga a região promotora 
do gene a ser transcrito e com ela chegam outros 
fatores de transcrição e por fim, a RNA-polimerase 
que irá realizar a transcrição. 
▪ A RNA-polimerase se liga na região promotora e o 
ATP fornece a energia necessária para abrir o 
DNA. 
▪ A RNA-polimerase adiciona nucleotídeos na ponta 
3’. Logo, a fita de DNA utilizada para a transcrição 
é a fita 3’-5’ 
 
A transcrição em eucariotos ocorre no núcleo. 
 
▪ Existem mecanismo nas células para degradar 
moléculas de RNA exógenos (virais, bacterianos) 
e, portanto, os RNA produzidos pelos indivíduos 
precisam ser protegidos desse mecanismo. 
▪ Como as enzimas desse mecanismo degradam o 
RNA pelas pontas, as duas extremidades dos RNAs 
naturais são protegidas pela adição de guanina na 
extremidade 5’ (através de uma ligação atípica 5’-
5’), criando uma capa (Cap), impedindo a 
degradação pelas nucleases. Já na extremidade 3’ 
adiciona-se uma cauda poli A (sequencia de cerca 
de 200 adeninas). 
▪ Essas extremidades auxiliam na proteção do RNA, 
auxiliam na exportação para o citoplasma e o Cap 
auxilia também na sinalização da tradução. 
 
Capeamento do mRNA 
▪ A extremidade 5’ da nova molécula de RNA é 
modificada pela adição de um “quepe” que 
consiste em um nucleotídeo guanina modificado. 
Concepção I Genética Lucas Silva 
▪ A reação de capeamento é realizada por três 
enzimas agindo sucessivamente. 
o Uma fosfatase remove um fosfato da 
extremidade 5’ do RNA nascente. 
o Outra, uma guanil-transferase, adiciona um 
GMP em uma ligação reversa (5’ para 5’ em 
vez de 5’ para 3’). 
o Uma terceira, metil-transferase, adiciona um 
grupo metil à guanosina. 
▪ O quepe metil 5’ identifica a extremidade 5’ de 
mRNAs eucarióticos, e esta marca ajuda a célula a 
distinguir os mRNAs dos outros tios de moléculas 
de RNA presentes na célula. 
▪ O quepe metil 5’ também desempenha um 
importante papel na tradução dos mRNAs no 
citosol 
 
Poliadenilação na extremidade 3’ 
▪ Àmedida que a RNA-polimerase II se aproxima do 
final de um gene, um mecanismo similar ao 
capeamento da extremidade 5’ assegura que a 
extremidade 3’ do pré-mRNA seja corretamente 
processada. 
▪ Inicialmente, o RNA é clivado e logo após, uma 
enzima denominada poli-A-polimerase (PAP) 
adiciona aproximadamente 200 nucleotídeos A 
(adenina) na extremidade 3’. 
 
Splicing – Recomposição 
▪ Realizado pelo Complexo spliceossomo. 
▪ Tanto as sequências de íntrons quanto de éxons 
são transcritas em RNA. 
▪ As sequências dos íntrons são removidas do RNA 
recentemente sintetizado (pré-RNA) e os éxons 
são unidos um ao outro. 
▪ Os éxons terminam com A/C-A-G e os íntrons 
iniciam-se sempre com GU, sinalizando o final do 
éxon e o início do íntron. Já o final do íntron terá 
AG e o início de um éxon terá G. 
▪ Esses sinais são universais e são padrões. Esses 
códigos auxiliam no corte dos genes e na remoção 
dos íntron, o que não pode haver erros para 
garantir a perfeita tradução das proteínas. 
▪ Os cortes são determinados pelos padrões dos 
íntrons (região inicial, ponto e região final). 
 
 
 
 
Se o genoma humano tem 20.000 genes, como esses 
genes podem codificar mais de 100.000 proteínas? 
➔ Isso só é possível devido ao Splicing 
alternativo que remove alguns exons, 
juntamente com os íntrons, para gerar 
variabilidade genética e produzir proteínas 
diferentes a partir de um mesmo gene. 
 
Concepção I Genética Lucas Silva 
Obs.: Procariontes não fazem Splicing, portanto em 
técnicas de engenharia genética como a fabricação de 
insulina por bactérias, é preciso retirar os íntrons 
presentes no gene da insulina para que a bactéria 
consiga traduzir a proteína corretamente. 
 
Exportação do mRNA para o citosol 
▪ Os mRNAs adequadamente processados são 
guiados através dos canais aquosos dos 
complexos do poro nuclear (NPCs) da membrana 
nuclear. 
▪ 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 específicos para o tipo de 
molécula. 
▪ O receptor de transporte se dissocia do mRNA, 
penetra novamente o núcleo e exporta uma nova 
molécula de mRNA. 
 
Como a partir de um código de 4 letras seria possível 
codificar um código de 20 aminoácidos? 
▪ O RNA mensageiro está organizado em trincas 
(códons) e cada códon codifica um aminoácido, 
podendo um aminoácido ser codificado por mais 
de um códon. 
▪ Existem 64 combinações (4x4x4) possíveis de três 
nucleotídeos: os tripletes AAA, AUA, AUG, e assim 
por diante. Entretanto, somente 20 aminoácidos 
diferentes normalmente são encontrados nas 
proteínas. 
▪ Cada grupo de três nucleotídeos no RNA (trinca) é 
denominado códon, e cada códon especifica ou 
um aminoácido, ou a finalização do processo de 
tradução. 
 
▪ Apresenta uma região denominada anticódon, um 
conjunto de três nucleotídeos consecutivos que 
pareiam com o códon complementar em uma 
molécula de mRNA. 
▪ Apresenta outra região de fita simples na 
extremidade 3’ da molécula: o sítio onde o 
aminoácido que corresponde ao códon é ligado ao 
tRNA 
 
▪ Só existem 20 RNA-transportadores, um para cada 
aminoácido, apesar de existir 64 códons. Isso é 
possível porque a ultima base nitrogenada do 
anticódon é oscilante, ou seja, pode ser trocada 
para formar um novo anticódon correspondente 
aquele mesmo aminoácido. (as 2 primeiras são 
sempre iguais). 
 
▪ A enzima Amino-acil é a responsável por catalisar 
a ligação do aminoácido na extremidade do RNA-
transportador. 
 
▪ A síntese proteica é realizada no ribossomo, uma 
riboenzima complexa feita a partir de mais de 50 
proteínas ribossomais e diversas moléculas de 
RNAs ribossômicos (rRNAs). 
▪ As subunidades ribossomais eucarióticas são 
montadas nos nucléolos pela associação de rRNAs 
recém-transcritos e modificados com proteínas 
ribossomais, as quais foram transportadas para o 
interior do núcleo após sua síntese no citoplasma. 
 
Concepção I Genética Lucas Silva 
▪ A subunidade pequena fornece uma região sobre 
a qual os tRNAs pode ser eficientemente pareados 
sobre os códons do mRNA, enquanto que a 
subunidade grande 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 unem sobre uma molécula de mRNA, 
normalmente próxima à sua extremidade 5’, para 
iniciar a síntese de uma proteína. O mRNA é então 
puxado através do ribossomo. 
▪ Conforme seus códons encontram os sítios ativos 
dos ribossomos, a sequência nucleotídica do 
mRNA é traduzida em uma sequência de 
aminoácidos, usando os tRNAs como adaptadores 
para adicionar cada aminoácido na sequência 
correta à extremidade da cadeia polipeptídica em 
formação. 
▪ Quando um códon de terminação é encontrado, o 
ribossomo libera a proteína finalizada, e suas duas 
subunidades separam- -se novamente. 
▪ A subunidade menor reconhece o RNA 
mensageiro e apresenta os sítios de entrada para 
os RNA-transportador. 
▪ A subunidade maior realiza as ligações peptídicas 
entre os aminoácidos na formação das proteínas. 
 
▪ Um ribossomo apresenta os seguintes sítios: 
o Sitio P (de Peptidio transferase): Se liga o 
códon de iniciação. É o responsável pela 
formação da ligação peptídica entre os 
aminoácidos. 
o Sitio A (de Amino-acil): Segundo códon – 
Corresponde ao sitio em que os RNA-
transportadores chegam 
o Sitio E (de exit): Liberação 
▪ O tRNA adere fortemente aos sítios A e P apenas 
se seus anticódons formam pares de bases com o 
códon complementar na molécula de mRNA que 
está ligada ao ribossomo. 
 
Obs.: O primeiro RNA-transportador, responsável por 
trazer a metionina sempre chega no P, os outros 
chegam no A. 
 
 
A tradução ocorre por três etapas subsequentes: 
iniciação, alongamento e terminação. 
 
Iniciação 
▪ A tradução de um mRNA inicia com um códon 
AUG, e um tRNA especial é necessário para iniciar 
a tradução. Esse tRNA iniciador sempre carrega o 
aminoácido metionina, portanto todas as 
proteínas recém-formadas possuem metionina 
como seu primeiro aminoácido em suas 
extremidades N-terminal. 
▪ A subunidade ribossomal pequena então se move 
para frente (5’ para 3’) sobre o mRNA, fazendo 
uma varredura e procurando pelo primeiro AUG. 
▪ A tradução então se inicia no primeiro AUG 
encontrado pela subunidade pequena. 
▪ Nesse ponto, os fatores de iniciação dissociam-se, 
permitindo que a subunidade ribossomal grande 
se associe ao complexo e complete o ribossomo. 
▪ O tRNA iniciador encontra-se, nesse momento, 
ligado ao sítio P, deixando o sítio A livre. 
 
Alongamento 
▪ A síntese proteica se inicia e cada novo 
aminoácido é adicionado à cadeia em extensão 
em um ciclo de reações contendo quatro passos 
iniciais: ligação do tRNA, formação da ligação 
peptídica, translocação das subunidades grande e 
pequena. 
▪ Como resultado dos dois passos de translocação, 
o ribossomo completo move-se três nucleotídeos 
sobre o mRNA e é posicionado para dar início ao 
próximo ciclo. 
Concepção I Genética Lucas Silva 
▪ Um tRNA carregando o próximo aminoácido da 
cadeia liga-se ao sítio A ribossomal, formando 
pares com o códon do mRNA. 
▪ A extremidade carboxila da cadeia polipeptídica é 
liberada do tRNA no sítio P pelo rompimento da 
ligação altamente energética entre o tRNA e seu 
aminoácido. 
▪ A carboxila é, então, ligada ao grupo amino livre 
do aminoácido ligado ao tRNA no sítio A, 
formando uma nova ligação peptídica. 
▪ Essa reação é catalisada por uma peptidil-
transferase contida na subunidade ribossomal 
grande. 
▪ Logo depois, a subunidade grande se move em 
relação ao mRNA que está preso à subunidade 
pequena. 
▪ Por fim, uma série de modificações 
conformacionais move a subunidade pequena e o 
mRNA a ela conectado exatamente três 
nucleotídeos,reposicionando o ribossomo de tal 
forma que ele está pronto para receber o próximo 
aminoacil-tRNA. 
Terminação 
▪ O final da mensagem codificadora de uma 
proteína é sinalizado pela presença de um de três 
códons de terminação: UAA, UAG ou UGA. 
▪ Essas sequencias são reconhecidos por um tRNA e 
não determinam um aminoácido. Elas sinalizam 
para o ribossomo o final da tradução. 
▪ As proteínas conhecidas como fatores de 
terminação ligam-se a qualquer ribossomo que 
possua um códon de terminação posicionado no 
sítio A, e esta ligação força a peptidil-transferase 
no ribossomo a catalisar a adição de uma molécula 
de água em vez de um aminoácido no peptidil-
tRNA. 
▪ A cadeia de proteína finalizada é imediatamente 
liberada no citoplasma. O ribossomo, então, libera 
o mRNA e separa-se nas duas subunidades grande 
e pequena, as quais podem associar-se sobre essa 
mesma ou outra molécula de mRNA para iniciar 
um novo cilco de síntese de proteínas.