Resumo de DNA e RNA

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ESTRUTURA DO MATERIAL GENÉTICO 
 Cada molécula de DNA consiste em duas cadeias polipeptídicas compostas por quatro tipos de 
subunidades nucleotídicas. Um nucleotídeo é composto por um grupo fosfato, um açúcar (ribose 
ou desoxirribose) e uma base nitrogenada. 
 A extremidade 5’ é o grupo fosfato e a extremidade 3’ é a hidroxila. 
 Cada fita de DNA atua como um molde para a produção de uma fita complementar. 
COMPACTAÇÃO DO DNA 
 O cromossomo consiste em uma única e enorme molécula de DNA linear juntamente com 
proteínas que enovelam e empacotam a fina fita de DNA em uma estrutura mais compacta. 
 A cromatina é o complexo que engloba o DNA e as proteínas fortemente associadas. 
 Éxons são sequências codificadoras e íntrons são sequências não codificadoras. 
 Os genes são compostos por éxons e íntrons, sendo que a maior parte é formada por íntrons. 
 Cada gene está associado a sequências de DNA regulador, as quais são responsáveis pela 
ativação e pela desativação do gene no devido tempo, expressão no nível adequado e apenas 
em determinados tipos celulares adequados. 
ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS 
 Histonas e proteínas cromossômicas não histonas ligam-se ao DNA e formam os cromossomos 
eucarióticos. 
 Sequências espaçadoras são longas sequências de DNA não codificador que se situam entre 
os genes. 
 Uma grande parcela dos genomas eucarióticos complexos consiste em sequências repetitivas 
de DNA não codificador. Ex.: repetições de sequências simples, DNAs satélites, SINEs 
(elementos de dispersão curtos) e LINEs (elementos de dispersos longos). 
 O DNA está enrolado em torno das histonas, formando um núcleo central, o qual é selado pela 
histona H1. As histonas são pequenas proteínas que contêm uma grande proporção de AA 
básicos, os quais facilitam a ligação à molécula de DNA carregada negativamente. Existem 
cinco tipos principais de histonas: H1, H2A, H2B, H3 E H4. 
 O nucleossomo é a unidade básica da cromatina. Nucleossomo = partícula central + DNA de 
ligação. A partícula central do nucleossomo é composta de 146 pares de bases de DNA 
enrolados em torno do octâmero de histonas composto por duas moléculas de cada histona 
(H2A, H2B, H3 e H4). O cromatossomo é uma subunidade composta de 166 pares de bases de 
DNA enrolados em torno do núcleo de histonas e mantidos nessa posição pela histona H1. 
 O empacotamento do DNA em nucleossomos produz uma fibra de cromatina de 
aproximadamente 10nm de diâmetro. A cromatina é condensada novamente, por enrolamento, 
em uma fibra de 30nm. 
 Existem dois tipos diferentes de cromatina no núcleo em interfase (sem divisão) da célula: 
eucromatina e heterocromatina. A eucromatina, que representa 90% da cromatina interfásica, 
é relativamente descondensada (fibra de 10 e 30nm), os genes são transcritos e o DNA é 
replicado. A heterocromatina, que representa 10% da cromatina interfásica, está em uma forma 
altamente condensada, seus genes não são transcritos e contém sequências de DNA altamente 
repetitivas, tais como as sequências presentes nos centrômeros e telômeros. 
 Durante a interfase os cromossomos estão descondensados e são chamados de cromossomos 
interfásicos. Quando o ciclo celular atinge a fase M, o DNA se torce, adquirindo uma estrutura 
mais compacta que é o cromossomo mitótico. 
SEQUÊNCIAS ESPECIALIZADAS DE DNA 
 Origem de replicação do DNA é o local no qual ocorre a duplicação do DNA é iniciada. Os 
cromossomos eucarióticos possuem várias origens de replicação. 
 Centrômero é a região pela qual as duas cromátides-irmãs permanecem ligadas na metáfase e 
é composto por sequências específicas de DNA. Proteínas específicas ligam-se ao DNA do 
centrômero, formando o cinetócoro que é o sítio de ligação das fibras do fuso mitótico. 
 Telômeros é composto por sequências repetidas de DNA que formam alças nas extremidades 
dos cromossomos, bem como se ligam a várias proteínas que protegem os segmentos terminais 
do cromossomo de se degradarem ou de se ligarem.ε 
REPLICAÇÃO DO DNA 
AS DNA POLIMERASES 
 DNA polimerases em procariotos: As células procarióticas possuem 3 tipos de DNA 
polimerases: 
 DNA polimerase I: Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de 
reparo por excisão, possui atividade de exonuclease 3’5’ e 5’3’, tem um papel secundário na 
replicação do DNA. 
 DNA polimerase II: É responsável por reparar o DNA sujeito a erro. 
 DNA polimerase III: É a principal enzima replicativa. 
 As células eucarióticas contêm cinco DNA polimerases: 
 DNA polimerase α, δ e ε: Estão localizadas no núcleo e apresentam maior atividade em 
células em divisão, o que sugere sua atuação na replicação do DNA nuclear. 
 DNA polimerase γ: Está localizada na mitocôndria e é responsável pela replicação do DNA 
mitocondrial. 
 DNA polimerase β: É ativa tanto em células que estão em divisão quanto naquelas que não 
estão em divisão, o que é consistente com sua função no reparo de danos ao DNA. 
 Todas as polimerases sintetizam DNA somente na direção 5’ para 3’, adicionando um 
desoxirribonucleotídeo (dNTP) no grupamento 3’ hidroxila da cadeia nascente. 
 
 A energia liberada na quebra de uma ligação anidridofosfórica no trifosfato de nucleotídeo a 
ser incorporado é usada na reação de polimerização. 
 Caso a DNA polimerase adicionasse dNTP trifosfatados na direção 3’-5, a própria 
extremidade 5’ da cadeia, em vez do mononucleotídeo a ser incorporado, teria que fornecer 
o trifosfato ativado necessário à ligação covalente, assim, os erros na polimerização não 
poderiam ser simplesmente hidrolisados, pois a extremidade 5’ da cadeia assim formada 
imediatamente terminaria a síntese de DNA, pois não haveria ligação de alta energia para 
ser clivada permitindo a adição de um novo dNTP. Dessa forma, apenas a replicação do 
DNA na direção 5’-3’ permite a correção eficiente de erros. 
 As DNA polimerases somente podem adicionar um novo dNTP a uma fita de DNA (primer) que 
esteja ligado por pontes de hidrogênio a uma fita-molde complementar. Diferentemente, as RNA 
polimerases podem iniciar a síntese de uma nova fita de RNA na ausência de um primer. 
 
 
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
 A forquilha de replicação representa uma região de replicação ativa. Nessa região, um complexo 
multienzimático, o qual atua na síntese das duas fitas novas de DNA. 
 Como a DNA polimerase só adiciona dNTP na direção 5’ para 3’ e as fitas de DNA são 
antiparalelas, uma fita é lida de forma contínua (fita líder) e outra de forma descontínua (fita 
retardada). Assim a forquilha de replicação possui uma estrutura assimétrica. 
 A extensão da fita líder na direção do/ movimento da forquilha de replicação expõe o molde para 
a síntese dos fragmentos de Okazaki. 
 A fita descontínua é produzida em pequenos segmentos sucessivos, chamados de fragmentos 
de Okazaki, na qual a DNA polimerase polimeriza para trás em relação ao movimento da 
forquilha, na direção 5’-3’ em cada novo segmento. 
 Em procariontes os primers de RNA são removidos pela ação combinada da enzima RNase H 
(degrada o RNA dos híbridos RNA-DNA) e da polimerase I (atividade de exonuclease na 
extremidade 5’, removendo os ribonucleotídeos). 
 Em eucariontes, outras exonucleases desempenha o papel da polimerase I na remoção dos 
primers, sendo que a polimerase δ é responsável por preencher os nucleotídeos que faltam 
entre os fragmentos de Okazaki. 
 Após a remoção e substituição dos primers de RNA por DNA esses fragmentos são unidos pela 
ação da DNA ligase formando uma nova fita intacta logo após um sistema especial de reparo 
substituir o primer de RNA por DNA. A DNA-ligase religa uma ligação fosfodiéster “clivada”. 
Para isso, utiliza uma molécula de ATP para ativar a extremidade 5’ na quebra (etapa 1) antes 
da formação da nova ligação (etapa 2). Desse modo, a reação de ligação, energeticamente 
desfavorável, é promovida pelo acoplamento do processo de hidrólise do ATP,energeticamente 
favorável. 
Ação da 
DNA-ligase 
 A síntese dos fragmentos de Okazaki só é possível, porque pequenos fragmentos de RNA 
servem como primers para a replicação do DNA, uma vez que a DNA polimerase não é capaz 
de iniciar a síntese de novo (pegar um dNTP livre e iniciar a síntese). Esses primers de RNA 
são sintetizados pela enzima DNA-primase. 
 A síntese de cada fragmento de Okazaki termina quando a DNA polimerase encontra o primer 
de RNA ligado à extremidade 5’ do fragmento anterior. 
 A utilização de um primer de RNA é preferível no lugar de um primer de DNA, pois qualquer 
enzima que inicie a síntese de um fragmento de Okazaki necessariamente produz uma cópia 
relativamente imprecisa o que ocasionaria um enorme aumento na taxa de mutação. Dessa 
forma, os ribonucleotídeos do primer automaticamente marcam essas sequências como “cópias 
suspeitas” para que sejam de maneira eficiente removidas e substituídas. 
PROTEÍNAS QUE ATUAM NA FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
 Proteínas de carregamento do grampo (RFC): Reconhecem e se ligam especificamente ao 
DNA na junção entre o primer e a fita-molde. 
 Proteínas de deslizamento do grampo (PCNA): Ligam-se às adjacências das proteínas de 
carregamento do grampo formando um anel em torno da fita-molde de DNA. As PCNAS, então, 
posicionam a DNA polimerase na junção do primer com a fita-molde. 
 O anel formado pelas proteínas de deslizamento de grampo mantém a associação da 
polimerase com seu molde à medida que a replicação procede. 
 Tanto a polimerase III quanto as polimerases δ e ε estão associadas com esses dois tipos 
de proteínas acessórias. 
 Helicases: São enzimas que catalisam o desenrolamento do DNA parental, ação esta 
associada à hidrólise de ATP, à frente da forquilha de replicação. 
 Proteínas ligadoras de DNA de fita simples (Proteínas SSB): Estabilizam a fita-molde de 
DNA desenrolada, mantendo-a como fita simples e permitindo que possa ser copiada pela 
polimerase. Também cobrem e estendem as regiões de DNA de fita simples, através de ligações 
cooperativas entre as SSB, evitando a formação de pequenos grampos que poderiam impedir 
a síntese de DNA catalisada pela polimerase. 
 As hélices em forma de grampo que se formam no DNA de fita simples desprotegido 
resultam do pareamento ao acaso de pequenas regiões com sequências complementares. 
 Topoisomerases: Para que o DNA seja replicado é preciso que as duas fitas parentais, que 
estão enroladas uma sobre a outra, sejam desenroladas e separadas. Entretanto, esse 
desenrolamento causa a supertorção do DNA à frente da forquilha de replicação. Essa 
supertorção é aliviada continuamente pela ação da topoisomerases. Essas enzimas são 
divididas em dois tipos: 
 A topoisomerase tipo I produz uma clivagem temporária na ligação fosfodiéster na fita 
simples de DNA, ligando-se covalentemente ao DNA através de uma ligação fosfotirosina, 
essa quebra na cadeia permite que as duas porções da hélice de DNA, formadas dos dois 
lados da quebra, girem livremente uma em relação à outra, usando a ligação fosfodiéster na 
fita oposta à quebra como ponte de suporte para a rotação. 
 
 A DNA topoisomerase do tipo II é ativada em sítios nos cromossomos onde duas duplas 
hélices foram cruzadas uma sobre a outra. Essa proteína forma uma ligação covalente com 
ambas as fitas da hélice de DNA ao mesmo tempo, formando uma quebra de fita dupla 
temporária na hélice. 
 
 Na forquilha de replicação, as proteínas cooperam para formar uma maquinaria de replicação, 
assim, a maior parte das proteínas é mantida unida em um grande complexo multienzimático 
que sintetiza o DNA rapidamente. Na frente da forquilha de replicação, a DNA-helicase abre a 
dupla-hélice de DNA. 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. O primer de 
RNA é removido, e o intervalo resultante é preenchido por enzimas de reparo de DNA que atuam 
atrás da forquilha de replicação. 
FIDELIDADE DA REPLICAÇÃO 
 A DNA polimerase realiza a primeira etapa da correção e ocorre imediatamente antes da adição 
covalente de um novo nucleotídeo à cadeia crescente. O pareamento correto é energeticamente 
mais favorável em comparação com o pareamento incorreto. Além disso, após a ligação do 
nucleotídeo, mas antes da sua ligação covalente a cadeia crescente, a DNA polimerase precisa 
sofrer uma alteração conformacional que promove um ajuste desse “encaixe” em torno do sítio 
ativo. Essa alteração ocorre mais prontamente com o pareamento correto do que com o 
incorreto, a polimerase pode verificar novamente a geometria exata do paramento 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. 
 Correção exonucleolítica: A DNA polimerase também atua como uma enzima de 
“autocorreção”, que remove seus próprios erros de polimerização conforme se desloca pelo 
DNA. Esse tipo de correção ocorre imediatamente após os raros casos em que um nucleotídeo 
incorreto é covalentemente adicionado a cadeia crescente. Como a DNA polimerase necessita 
de uma fita iniciadora (primer), previamente pareado com a fita-molde, um malpareamento de 
nucleotídeos na extremidade 3’-OH da fita iniciadora não serve como molde eficiente porque a 
polimerase tem dificuldade em alongar a fita. As moléculas de DNA-polimerase corrigem essas 
fitas iniciadoras com pareamentos incorretos por um sítio catalítico separado. 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. 
ORIGEM DE REPLICAÇÃO 
 As posições onde a hélice inicialmente é aberta são chamadas de origens de replicação. 
 Em procariotos segmentos de DNA ricos em pares de bases A-T, por 
possuírem menos ligações de hidrogênio do que o par G-C são relativa- 
mente mais fáceis de serem separados e, portanto, estão normalmente 
presentes na origem de replicação. Os cromossomos bacterianos apre- 
sentam apenas uma origem de replicação. Na primeira etapa da replica - 
ção, várias moléculas da proteína iniciadora ligam-se a sequências 
 específicas de DNA na origem de replicação e desestabilizam a 
dupla-hélice pela formação de uma estrutura compacta na qual o DNA é 
 
firmemente enrolado ao redor da proteína. A seguir, duas helicases são trazidas ao local pelas 
proteínas carregadoras das helicases (as proteínas dnaC) que inibem as helicases até que 
estas estejam corretamente posicionadas na origem de replicação. As proteínas carregadoras 
das helicases evitam que as hélices replicativas entrem de forma incorreta em outros segmentos 
de DNA de fita simples no genoma bacteriano. Auxiliadas pela proteína ligadora de fita simples, 
as helicases posicionadas abrem o DNA, permitindo a entrada das primases e a síntese dos 
primeiros iniciadores. Nas etapas subsequentes, duas forquilhas de replicação completas são 
montadas na origem e se deslocam em direções opostas. As proteínas iniciadoras são 
removidas conforme a forquilha se move para o lado esquerdo. Após o início da replicação, a 
proteína iniciadora é inativada pela hidrólise da molécula de ATP ligada. A iniciação não pode 
ocorrer novamente até que os As estejam metilados e a proteína iniciadora restaurada ao estado 
com ATP-ligado. 
 Em eucariotos existem múltiplas origens de replicação. A maioria das sequênciasde 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; 
(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. . Brevemente, 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. 
 Durante as fases G1, S 
e G2, a célula cresce 
continuamente. Na fase 
M o crescimento para, 
ocorre a divisão nuclear 
e a célula se divide em 
duas. A replicação do 
DNA é limitada à parte 
do ciclo celular 
conhecida como fase S. 
G1 é o intervalo entre 
as fases M e S; G2 é o 
intervalo entre as fases 
S e M. 
OS TELÔMEROS E A TELOMERASE 
 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 sequência nucleotídicas especiais nas 
extremidades dos cromossomos denominadas telômeros. 
 As sequências de DNA talomérico são reconhecidas por proteínas ligadoras de DNA que 
reconhecem uma sequência de DNA específica e atraem a enzima telomerase. A telomerase, 
então, repõe a sequência talomérica toda vez que a célula se divide. 
 A telomerase é uma transcriptase reversa, isso significa que ela sintetiza DNA a partir de um 
molde de RNA que leva consigo. Esse molde de RNA é complementar as sequências repetitivas 
presentes no telômero. Dessa forma, a telomerase permite que a extremidade 3’ da fita de DNA 
parental seja alongada pela síntese de DNA a partir de um molde de RNA; isso permite que a 
fita-filha de DNA incompleta pareada a ela seja alongada na direção 5’. Essa fita retardada 
incompleta provavelmente é completada pela DNA-polimerase alfa, que carrega uma DNA-
primase como uma de suas subunidades. 
 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. 
 Em vários tipos celulares, o nível da telomerase é reduzido de tal modo que a enzima não pode 
mais acompanhar a duplicação cromossômica. Após várias gerações celulares, as células 
descendentes herdarão cromossomos que não possuem a função do telômero, e, como 
resultado desse defeito, ativam a resposta a lesões no DNA, provocando sua retirada 
permanente do ciclo celular e a célula não mais se divide – um processo chamado senescência 
celular replicativa. 
REPARO DO DNA 
 Principais alterações no DNA: 
 Depurinação: reação espontânea de hidrólise da ligação N-glicosil à desoxirribose, que 
resulta na perda de purinas (adenina e guanina). 
 Desaminação: alterações nas bases do DNA por substituir um grupamento amina (-NH2) por 
uma hidroxila (-OH). As bases desaminadas comportam-se como bases não usuais e fazem 
pareamentos errôneos. 
 Exposição a produtos químicos: Lesam as bases de DNA ocasionalmente. 
 Formação de dímeros de timina: a radiação ultravioleta do sol pode produzir uma ligação 
covalente entre duas pirimidinas adjacentes no DNA levando a formação de dímeros de 
timina. 
 Reversão direta da lesão do DNA: Esse tipo de reparo é utilizado para reparar dímeros de 
pirimidina e resíduos de guanina alquilados que foram modificados pela adição de grupos metila 
ou etila na posição O6 do anel purínico. 
 Reparo dos dímeros de pirimidina: Esse tipo de lesão é induzido pela luz UV. As 
pirimidinas adjacentes na mesma fita de DNA são unidas pela formação de um anel 
ciclobutano. A formação de tais dímeros distorce a estrutura da cadeia de DNA e bloqueia a 
transcrição ou a replicação adiante do local da lesão. O mecanismo de reparo se dá pela 
reversão direta da dimerização. O processo é chamado de fotorreativação, porque a energia 
da luz visível é utilizada para quebrar a estrutura do anel ciclobutano. A fotorreativação 
envolve as seguintes etapas: inicialmente, a enzima fotorreativante reconhece e liga-se ao 
dímero (mesmo na ausência de luz visível); depois, a absorção de luz fornece energia para 
restituir as bases pirimídicas ao seu estado normal; por fim, a enzima dissocia-se do DNA. 
A reação ocorre especificamente em procariotos. 
 Reparo de lesões causadas por agentes alquilantes: Esses agentes são compostos 
reativos capazes de transferir grupos metila ou etila para uma base do DNA, modificando 
quimicamente essa base. Um exemplo desse tipo de lesão é a metilação na posição O6 da 
guanina, uma vez que o produto resultante, O6 – metilguanina, forma pareamento com a 
timina em vez da citosina. Essa lesão é repara pela enzima O6 – metilguanina 
metiltransferase (presente em eucariotos e em procariotos), a qual transfere o grupo metila 
da O6 – metilguanina para um resíduo de cisteína em seu centro ativo, restaurando a guanina 
original. 
 Reparo por Excisão: No reparo por excisão o DNA lesado é identificado e removidos como 
bases livres ou como nucleotídeos. A falha resultante é, então, preenchida através da síntese 
de uma nova fita de DNA, usando a fita complementar intacta como molde. 
 Reparo por excisão de base: Nesse tipo de reparo uma única base lesada é identificada e 
removida da molécula de DNA. A excisão da base lesada é catalisada por uma DNA 
glicosilase, uma enzima que cliva a ligação entre a base e a desoxirribose do esqueleto do 
DNA. Essa reação produz uma base livre e um sítio apirimídico, ou seja, um açúcar sem a 
base correspondente ligada. O resultado da ação das DNA glicosilases é a formação de um 
sítio apirimídico ou apuriníco (geralmente chamado de sítio AP) no DNA. Esses sítios são 
reparados por uma endonuclease AP, a qual cliva regiões adjacentes ao sítio AP. A porção 
desoxirribose restante é, então, removida, e a falha é preenchida pela ação da DNA 
polimerase e da ligase. 
 Reparo por excisão de nucleotídeo: As bases lesadas são removidas como parte de um 
oligonucleotídeo contendo a lesão. Em procariotos esse tipo de reparo é catalisado pelas 
proteínas UvrA, UvrB e UvrC. A proteína UvrA identifica o DNA lesado e recruta UvrB e UvrC 
para o local. Essas duas últimas proteínas, então, clivam posições 3’ e 5’ adjacentes ao sítio 
lesado, respectivamente, excisando um nucleotídeo que consiste em 12 ou 13 bases. A ação 
de uma helicase é então necessária para remover o oligonucleotídeo contendo a lesão da 
estrutura da fita dupla do DNA, sendo falha resultante preenchida pela DNA polimerase I e 
pela ligase. Já em célula de mamíferos o dano do DNA é identificado pelo complexo 
XPC/hHR23B. O fator de transcrição TFIIH, que contém as helicases XPB XPD, e a proteína 
XPG são recrutados, então, para o DNA danificado. Após o desenrolamento do DNA pelas 
proteínas XPB e XPD, o dano é confirmado pela proteína XPAe o complexo XPF/ERCCI é 
recrutado. O DNA é, então, clivado pelas endonuclease XPF/ERCCI e XPG, removendo o 
oligonucleotídeo danificado. A falha resultante é preenchida pela polimerase δ ou ε ( em 
associação com RFC e PCNA) e selada pela ligase. 
 Reparo acoplado à transcrição: É uma forma alternativa de reparo por excisão de 
nucleotídeo, que é destinada especificamente a reparar o dano no interior de genes 
ativamente em transcrição. Em procariotos o mecanismo de acoplamento entre transcrição 
e reparação envolve a identificação da RNA polimerase bloqueada na fita de DNA que está 
sendo transcrito. A RNA polimerase bloqueada é reconhecida pela proteína chamada de 
fator acoplamento transcrição-reparo, a qual remove a RNA polimerase e recruta a 
exinuclease UvrABC para o sítio da lesão. Já em células de mamíferos o reparo acoplado à 
transcrição envolve a identificação do bloqueio da RNA polimerase pelas proteínas CSA E 
CSB. CSA E CSB agem analogamente ao complexo XPC/hHr23B no recrutamento de XPB, 
XPD E XPCG para o sítio danificado. Exceto por esse detalhe, o reparo acoplado à 
transcrição ocorre de maneira semelhante ao reparo por excisão de nucleotídeo. 
 Reparo de malpareamento: Esse mecanismo realiza uma varredura no DNA recém-
replicado e identifica bases malpareadas, que não foram removidas pela atividade de 
correção da DNA polimerase e foram incorporadas ao DNA. Em bactérias, como a E. coli, 
mecanismo de diferenciação das fitas usados pelo sistema de reparo de pareamento 
incorreto depende da metilação de determinados resíduos de A no DNA. Os grupos metil 
são adicionados a todos resíduos de A na sequência GATC, mas somente um tempo após 
a incorporação deste A na cadeia de DNA recém-sintetizada. O reconhecimento desses 
GATCs não metilados permite que as fitas novas sejam temporariamente diferenciadas das 
sequências originais, possibilitando a remoção seletiva do erro. Já em eucariotos, 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.Duas proteínas atuam nesse sistema, tanto em eucariotos como em procariotos. 
Assim a proteína MutS se liga especificamente a malpareamento, enquanto MutL verifica o 
DNA adjacente procurando uma quebra. Uma vez encontrada uma quebra, MutL promove a 
degradação da fita, juntamente com uma helicase e uma exonuclease, com a quebra até o 
pareamento incorreto. Como as falhas são quase exclusivamente confinadas às fitas recém-
sintetizadas em eucariotos, os erros de replicação são removidos seletivamente. Em 
bactérias, uma proteína adicional no complexo (MutH) que degrada sequências GATC não 
metiladas (portanto, recém-sintetizadas), iniciando o processo descrito na imagem. Em 
eucariotos, a MutL contém uma atividade de quebra de DNA que auxilia na remoção da fita 
danificada. 
 
 Reparo por recombinação: Consiste na substituição do DNA danificado por recombinação 
com uma molécula íntegra. Esse mecanismo depende do fato de uma das fitas do DNA parental 
estar íntegra e, portanto, ter sido copiada durante a replicação para gerar uma molécula-filha 
normal, que então pode ser usada para reparar a fita danificada. No reparo por recombinação, 
uma lesão no DNA da fita parental bloqueia a replicação, mas a DNA polimerase pode saltar a 
lesão e reiniciar a replicação em um novo lugar adiante da lesão. O resultado é uma fenda 
oposta à lesão na nova fita de DNA sintetizada. Essa falha é preenchida através de fita parental 
intacta, por recombinação entre as sequências homólogas do DNA. Embora isto deixe uma 
fenda na fita parental anteriormente, a fenda pode ser preenchida pela ação da polimerase e 
ligase, usando a fita-filha intacta como modelo. A lesão agora está em uma região oposta a uma 
fita normal, podendo ser alvo de mecanismo de reparo por excisão de nucleotídeos. 
TRANSCRIÇÃO E PROCESSAMENTO DE RNA 
 A transcrição e a tradução são os meios pelos quais as células leem, ou expressam, as 
instruções genéticas de seus genes. 
A RNA POLIMERASE E A TRANCRIÇÃO EM PROCARIOTOS 
 A RNA polimerase é a principal enzima responsável pela síntese do RNA. Ela catalisa a 
polimerização de ribonucleosídeos 5’ trifosfatados (NTPs), direcionada por um molde de DNA. 
Essa enzima catalisa o crescimento da cadeia de DNA sempre na direção 5’ para 3’ e não requer 
a presença de um primer pré-formado para iniciar a síntese. 
 Em bactérias a RNA polimerase é formada por 5 subunidades: α, β, β’, ω e σ. A subunidade σ 
está ligada francamente às outras, podendo ser separada, o que não impede que as outras 
subunidades atuem na catalisação da polimerização de NTPs. Isso indica que a subunidade σ 
não é necessária para essa atividade, mas é necessária para a identificação dos sítios corretos 
de iniciação da transcrição. 
 Promotor é a sequência de DNA, a qual a RNA polimerase se liga para iniciar a transcrição de 
um gene. As sequências promotoras são assimétricas, assegurando que a RNA polimerase 
possa se ligar em apenas uma orientação. Visto que a polimerase pode sintetizar RNA apenas 
na direção de 5’ para 3 ‘, a orientação do promotor determina a fita que será utilizada como 
molde. 
 A região anterior ao sítio de iniciação da transcrição continha dois grupos de sequência, 
similares em diversos genes, as quais estavam localizadas a aproximadamente 10 e 35 
nucleotídeos antes do local do início da transcrição. Por isso, essas regiões são chamadas de 
-10 e -35, denotando sua posição relativa ao ponto de iniciação da transcrição, o qual é definido 
como a posição +1. 
 Inicialmente, na transcrição em procariotos, a polimerase liga-se inespecificamente ao DNA e 
migra ao longo da molécula até que a subunidade σ se ligue aos elementos promotores -10 e -
35 formando o complexo promotor fechado, uma vez que o DNA não está desenrolado. Então 
a polimerase desenrola o DNA, para formar o complexo promotor aberto, no qual o DNA de fita 
simples está disponível como molde para a transcrição. A transcrição é iniciada pela união de 
dois NTPs livres. Após a subunidade σ se dissocia do núcleo central da polimerase, a qual migra 
pelo DNA e alonga a cadeia nascente de RNA. Durante o alongamento (incorporação dos 
ribonucleosídeos), à medida que se move, a RNA polimerase desenrola o DNA-molde à sua 
frente e o enrola novamente após a sua passagem. Quando a RNA polimerase encontra um 
sinal de terminação (região repetida e invertida rica em GC, seguida de quatro resíduos de A), 
ponto no qual a transcrição pára, o RNA é liberado da polimerase e a enzima se dissocia do 
molde de DNA. A transcrição do sinal de terminação resulta na formação de um segmento de 
RNA capaz de formar uma estrutura estável semelhante a um grampo, por complementaridade 
de bases. A formação de tal estrutura autocomplementar rompe a associação do RNA com o 
molde de DNA e termina com sua transcrição. 
REGULAÇÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS 
 O controle da transcrição é mediado pela interação de proteínas regulatórias com sequências 
específicas de DNA. 
 Controle negativo da transcrição: Nesse mecanismo a proteína repressora ligada impede a 
transcrição. 
 Exemplificando: Óperons são agrupamentos de genes transcritos coordenadamente. A 
enzima β-galactosidase catalisa a clivagem da lactose e outras enzimas envolvidas no 
metabolismo da lactose – lactose permease e a transacetilase – são expressas somente 
quando a lactose está disponível para uso pela bactéria. Portanto a lactose induz a síntese 
de enzimas envolvidas no seu próprio metabolismo. 
 “O” representa uma região do DNA que controla a transcrição de genes adjacentes 
(sequência reguladora cis-atuante), ao passo que ogene i codifica para um fator regulatório 
(por exemplo, uma proteína) que pode difundir pela célula e controlar genes de ambos os 
cromossomos, assim, o gene i é um repressor, que bloqueia a transcrição quando ligado a 
“o”. 
 O óperon somente é altamente expresso quando duas condições são encontradas: a glicose 
tem que estar ausente e a lactose tem que estar presente A transcrição do operon lac é 
controlada por o (o operador), que está adjacente ao sítio de início da transcrição. O gene i 
codifica para um repressor que, na ausência de lactose, liga-se ao operador e interfere com 
a ligação da RNA polimerase ao promotor, bloqueando a transcrição dos três genes 
estruturais (β-galactosidase, – lactose permease e a transacetilase). A lactose induz a 
expressão do operon por ligação ao repressor, impedido, assim, que o repressor se ligue ao 
operador. 
 Já a repressão do óperon de triptofano se dá da seguinte forma: Se a concentração de 
triptofano dentro da bactéria está baixa, a RNA-polimerase liga-se ao promotor e transcreve 
os cinco genes do óperon do triptofano. Entretanto, se a concentração do triptofano estiver 
alta, a proteína repressora torna-se ativa e se liga ao operador, onde ela bloqueia a ligação 
da RNA-polimerase ao promotor. Sempre que a concentração intracelular do triptofano cair, 
o repressor se dissocia do DNA, permitindo que a RNA-polimerase transcreva novamente o 
óperon. 
 Controle positivo da transcrição: Nesse mecanismo, a proteína ativadora ligada promove a 
transcrição. 
 Exemplificando: O óperon Lac em E. coli, por exemplo, é controlado tanto pelo repressor 
Lac quanto pelo ativador CAP. Na ausência de glicose, a bactéria produz cAMP, que se liga 
a proteína CAP. A ligação do cAMP estimula a ligação de CAP à sua sequência-alvo no 
DNA. Então CAP interage com a subunidade α da RNA polimerase, facilitando a ligação da 
polimerase ao promotor, ativando a transcrição. 
AS RNA POLIMERASES EUCARIÓTICAS 
 As células eucarióticas contêm múltiplas RNA polimerases diferentes que transcrevem classes 
distintas de genes. 
 RNA polimerase I: Transcreve as três maiores espécies de RNA ribossomais (28S, 18S e 
5,8S) 
 RNA polimerase II: Transcreve genes que codificam para proteínas, gerando mRNA, e 
alguns dos pequenos RNAs envolvidos com splicing e e transporte de proteínas (snRNAs e 
scRNAs) 
 RNA polimerase III: Transcreve os genes para os tRNAs, para a menor unidade de RNA 
ribossomal (5S) e alguns dos pequenos RNAs envolvidos com splicing e e transporte de 
proteínas (snRNAs e scRNAs). 
 Em vez de se ligar diretamente as sequências promotoras, as RNA polimerases eucarióticas 
necessitam interagir com diferentes proteínas adicionais, para, de maneira especifica, iniciar a 
transcrição. 
FATORES GERAIS DE TRANSCRIÇÃO E A INICIAÇÃO DA TRANCRIÇÃO 
PELA RNA POLIMERASE II (EUCARIOTOS) 
 Proteínas especificas, chamadas de fatores de transcrição, são exigidas pela RNA polimerase 
para iniciar a transcrição. 
 Os fatores gerais de transcrição estão envolvidos na transcrição de todos os promotores da 
RNA polimerase II e, portanto, constituem parte da maquinaria básica de transcrição. 
 Fatores de transcrição gene-específicos adicionais se ligam a sequências de DNA que 
controlam a expressão de genes individuais e são, portanto, responsáveis pela regulação da 
expressão gênica. 
 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, de tal forma que a 
transcrição possa começar. 
 Os promotores de muitos dos genes transcritos pela polimerase II contêm uma sequência similar 
TATAA 25 nucleotídeos antes do sítio de iniciação da transcrição. Essa sequência é chamada 
de TATA-box. 
 A primeira etapa na formação do complexo de transcrição é a ligação de um fator geral de 
transcrição chamado TFIID ao TATA box, por meio de uma subunidade (proteína de ligação a 
TATA – TBP) que se liga especificamente à TATA box. A ligação de TFIID é seguida do 
recrutamento de um segundo fator geral de transcrição (TFIIB), que se liga à TBP. TFIIB, por 
sua vez, serve como ponte para a RNA polimerase, a qual se liga ao complexo TBP-TFIIB, em 
associação com um terceiro fator, TFIIF. Após o recrutamento da RNA polimerase II para o sítio 
promotor, é necessária a ligação de dois fatores gerais (TFIIE e TFIIH) para a iniciação da 
transcrição. Então, o TFIIH usa a energia da hidrólise do ATP para separar a dupla fita do DNA 
no ponto de início da transcrição, expondo localmente a fita-molde. O TFIIH também fosforila a 
RNA-polimerase II, modificando sua conformação de tal modo que a polimerase se dissocia dos 
fatores gerais e pode iniciar a fase de extensão da transcrição. 
 OBS: TBP é um fator de transcrição comum necessário a todas as três classes de RNA 
polimerases eucarióticas. 
INICIAÇÃO DA TRANCRIÇÃO PELAS RNA POLIMERASES I E III 
(EUCARIOTOS) 
 A RNA polimerase I transcreve apenas rRNA. A transcrição desses genes gera um grande pré-
RNA 45S, o qual é então processado para gerar os rRNAs 28S, 18S e 5,8S. O promotor de 
genes para rRNA (anterior ao sítio de início da transcrição) é identificado por dois fatores de 
transcrição, UBF (fator de ligação anterior) e SL1 (fator de seletividade 1), os quais se ligam 
cooperativamente ao promotor e, após, recrutam a polimerase I para formar o complexo de 
iniciação. Uma vez que o promotor para os genes que codificam o RNA ribossomal não contém 
a TATA box, a subunidade TBP do fator de transcrição SL1 liga-se com os genes para RNA 
ribossomal por meio da ligação de outras proteínas ao complexo SL1 no promotor. 
 Os genes transcritos pela polimerase III são expressos a partir de três tipos de promotores. A 
primeira etapa para a transcrição do gene para rRNA 5S é a iniciação da montagem do 
complexo de transcrição pela TFIIIA ao se ligar a sequências específicas de DNA no promotor 
do gene. Após, ocorrerem, sequencialmente, as ligações de TFIIIC, TFIIIB e da RNA 
polimerase. Nos promotores de genes para tRNA é o TFIIIC que se liga diretamente ao promotor 
dos genes, servindo para recrutar TFIIIB polimerase para formar o complexo de iniciação. Os 
promotores da terceira classe de genes transcritos pela polimerase III, incluindo os genes que 
codificam alguns pequenos RNAs nucleares envolvidos no splicing, contêm um TATA box, 
assim como um sítio de ligação para outro fator, denominado SNAP. SNAP e TFIIIG ligam-se 
cooperativamente a esses promotores, com ligação direta da TFIIIB ao TATA box. TFIIIB, então, 
recruta a polimerase para o complexo de transcrição. 
REGULAÇÃO GÊNICA EM EUCARIOTOS 
 A região de controle gênico é um conjunto completo de sequências de DNA envolvidas em 
regular e iniciar a transcrição de um gene eucariótico. Esse termo inclui o promotor, onde os 
fatores de transcrição gerais e a RNA-polimerase se associam, e todas as sequências 
reguladoras cis-atuantes nas quais reguladores transcricionais ligam-se para controlar as taxas 
dos processos de associação no promotor. 
 
 Sequência regulatórias com atuação em cis: Promotores e Enhancers: Os genes 
transcritos pela RNA polimerase II têm elementos promotores centrais, incluindo a TATA box e 
a sequência Inr, que servem como sítios específicos de ligação para os fatores gerais de 
transcrição. Algumas sequências regulatórias com atuação em cis estão com frequência 
localizadas anteriormente (bem distantes) ao TATA box. Por exemplo, as sequências chamadas 
de Enhancers. Essas sequências estimulam a transcrição gênica quando colocadas tanto 
anteriormente quando posteriormente ao promotor, em uma orientação direta ou inversa. 
Enhancers, assim como promotores, funcionam por meio da ligação de fatores de transcrição 
que, então, regulam a RNA polimerase. Isto épossível pela formação de alças no DNA, as quais 
permitem que um fator de transcrição ligado a um enhancer distante interaja com proteínas 
associadas com a RNA polimerase no promotor. 
 Estrutura e função dos ativadores transcricionais: Os ativadores transcricionais ligam-se a 
sequências regulatórias de DNA e estimulam a transcrição. Em geral, esses fatores consistem 
em dois domínios: uma região da proteína se liga especificamente ao DNA, enquanto a outra 
estimula a transcrição por meio de interações proteína-proteína com outros componentes da 
maquinaria transcricional. Os domínios de ativação estimulam a transcrição por meio de dois 
mecanismos diferentes. Primeiro, interage com as proteínas do mediador e com os fatores 
gerais de transcrição, para recrutar a RNA polimerase e facilitar a formação de um complexo de 
transcrição junto ao promotor. Além disso, os fatores de transcrição eucarióticos interagem com 
vários coativadores, que estimulam a transcrição mediante a modificação da estrutura da 
cromatina. 
 Repressores eucarióticos: Os repressores eucarióticos se ligam a sequências específicas do 
DNA e inibem a transcrição de diferentes maneiras, como: 
 O repressor pode simplesmente interferir com a ligação de outros fatores de transcrição ao 
DNA; 
 Os repressores podem competir com os ativadores pela ligação com sequências regulatórias 
especificas. Isso ocorre, porque o repressor possui o mesmo domínio de ligação ao DNA 
que o ativador, mas não possui seu domínio de ativação. Como resultado, a ligação a um 
promotor ou a um enhancer bloqueia a ligação do ativador, inibindo a transcrição; 
 Os chamados repressores ativos contêm domínios funcionais específicos que inibem a 
transcrição através de interações proteína-proteína. 
Os alvos funcionais dos repressores também são diversos, os repressores podem inibir a 
transcrição por meio da interação com proteínas ativadoras específicas, proteínas mediadoras 
ou fatores gerais de transcrição, bem como com co-repressores que modificam a estrutura da 
cromatina. 
 Relação entre estrutura da cromatina e transcrição: Ativadores transcricionais eucarióticos 
promovem a transcrição dando início a mudanças na estrutura da cromatina de promotores, 
fazendo a sequência de DNA associada ficar mais acessível. As maneiras mais importantes de 
alterar localmente a estrutura da cromatina ocorrem por modificações covalentes nas histonas, 
por remodelagem de nucleossomos, por remoção de nucleossomos e por substituição de 
histonas. Os ativadores transcricionais eucarióticos usam todos esses quatro mecanismos: 
portanto eles atraem coativadores que incluem enzimas modificadoras de histonas, complexos 
de remodelagem da cromatina dependentes de ATP e chaperonas de histonas, cada um dos 
quais podendo alterar a estrutura da cromatina dos promotores. Essas alterações locais na 
estrutura da cromatina fornecem um maior acesso ao DNA, facilitando, desse modo, a 
montagem dos fatores de transcrição gerais no promotor. Além disso, algumas modificações de 
histonas atraem especificamente essas proteínas para o promotor. Esses mecanismos com 
frequência atuam em conjunto durante a iniciação da transcrição. 
 
 Acetilação de histonas: As histonas localizadas logo à frente da polimerase podem ser 
acetiladas, por coativadores com atividade de histona acetiltransferese (HAT), removidas 
por chaperonas de histonas e depositadas atrás da polimerase em movimento. Então, essas 
histonas são rapidamente desacetiladas, por corepressores com atividade de histona 
desacetilase (HDAC), e metiladas, também por complexos carregados pela polimerase, 
deixando atrás nucleossomos especialmente resistentes à transcrição. Esse processo 
notável parece impedir o suposto reinício da transcrição atrás de uma polimerase em 
movimento, o que, em essência, deve liberar o caminho através da cromatina conforme 
ocorre a transcrição. A acetilação reduz a carga líquida positiva das histonas e pode 
enfraquecer a ligação ao DNA. Além disso, a acetilação das histonas facilita a ligação dos 
fatores de transcrição ao DNA nucleossomal, indicando o aumento do acesso, à cromatina, 
de proteínas que se ligam ao DNA. 
• Além de afetarem a estrutura da cromatina, as modificações específicas das histonas 
afetam a expressão gênica, ao fornecerem sítios de ligação para outras proteínas 
reguladoras da transcrição. 
 Fatores de remodelamento de nucleossomos: São complexos proteicos que alteram o 
arranjo ou a estrutura do nucleossomo, sem remover ou modificar covalentemente as 
histonas. Um dos mecanismos de ação desse sistema é catalisar o deslizamento dos 
octâmeros de histonas ao longo da molécula de DNA, desse modo reposicionando os 
nucleossomos, para modificar a acessibilidade das sequências específicas de DNA com 
proteínas reguladoras da transcrição. Esses fatores podem se recrutados para o DNA em 
associação com ativadores ou repressores transcricionais e podem alterar o arranjo dos 
nucleossomos, estimulando ou inibindo a transcrição. 
 As histonas são modificadas não só pela acetilação, mas também pela fosforilação de 
resíduos de serina, metilação de resíduos de lisina e argenina e adição de ubiquitina aos 
resíduos de lisina. Da mesma forma que a acetilação, essas modificações ocorrem em 
resíduos específicos de aminoácidos de caudas das histonas e estão associadas com 
mudanças na atividade transcricional. 
 Metilação do DNA: Resíduos de citosina no DNA de vertebrados podem ser modificados 
pela adição de grupos metila no carbono da posição 5. O DNA é especificamente metilado 
nos Cs que precedem os Gs na cadeia de DNA (dinucleotídeos CpG). Esta metilação está 
correlacionada com atividade transcricional reduzida de genes que contêm alta frequência 
de dinucleotídeos CpG na vizinhança de seus promotores. A metilação inibe a transcrição 
desses genes pela interferência com a ligação de alguns ativadores transcricionais, assim 
como o recrutamento de repressores que se ligam especificamente ao DNA metilado. 
Apenas os genes que já estão reprimidos se tornam metilados. Assim, em vez de ser a causa 
primária da inativação transcricional, a metilação do DNA serve principalmente para 
estabilizar e manter a inativação dos genes durante o desenvolvimento. 
PROCESSAMENTO DO RNA 
 Os RNAs bacterianos são usados de maneira imediata como molde para síntese proteica 
enquanto ainda estão sendo transcritos, não necessitam serem modificados. 
 Os transcritos primários de rRNA e tRNA deve sofrer uma série de passos de processamento, 
tanto em células procarióticas quanto em células eucarióticas. 
 Os transcritos primários de mRNA sofrem modificações extensas antes de serem transportados 
do núcleo para o citoplasma para servirem como molde para a síntese proteica. 
 Processamento do RNA ribossomal (similar em eucariotos e em procariotos): 
 As células procarióticas possuem três rRNAs (16S, 23S e 5S), que são formadas pela 
clivagem de um pré-rRNA. A clivagem inicial do pré-rRNA bacteriano gera precursores 
separados para cada um dos três rRNAs. Estes são posteriormente processados por 
clivagens secundárias para gerar os produtos finais. 
 Células eucarióticas possuem quatro rRNAs. Um desses (5S) é transcrito de um gene 
separado, os outros (18S, 28S e 5,8S) são derivados de um pré-rRNA comum. O pré-rRNA 
primeiro é clivado em um sítio adjacente ao rRNA 5,8S em sua extremidade 5’ gerando dois 
precursores separados (18S e 28S+5,8S). RNAs-guia (pequenos RNAs nucleares, 
denominados de snoRNA) promovem a clivagem dos rRNAs precursores em rRNAs 
maduros, provavelmente por causarem modificações conformacionais no rRNA precursor, 
que expõem esses sítios para as nucleases. O processamento do rRNA envolve a adição 
de grupos metila nas bases e nos açucares de nucleotídeos específicos, 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. Essas modificações 
provavelmente auxiliam no enovelamento e na união dos rRNAs finais, ou alteram 
sensivelmente a função dos ribossomos. 
 Processamento do RNA transportador (similar em eucariotos e em procariotos): 
 Tanto em bactérias quanto em eucariotos os RNAs transportadores são derivados de pré-
tRNAs. A clivagem na extremidade 5’ do tRNA é catalisada pela ribozima RNase P; a 
clivagem da extremidade 3’ é catalisada por uma RNase proteica convencional. A 
terminação CCA é adicionada à extremidade 3’ de muitos tRNAs em uma etapa de 
processamento pós-transcricional. Essa sequência é os sítios de ligação do aminoácido, 
sendo, portanto, necessária para a função do tRNA durante a síntese proteica. Alguns pré-
tRNAs contêm íntrons que são removidos por splicing. O splicing do tRNA é mediado por 
enzimas proteicas convencionais. Uma endonuclease cliva o pré-tRNA nos sítios de splicing 
para excisar o íntron, seguido pela união dos éxons para formar uma molécula de tRNA 
madura. 
 Processamento do mRNA em eucaritos: 
 Em vez de ocorrerem como eventos independentes depois da síntese de um pré-mRNA, as 
reações de processamento são acopladas à transcrição, de modo que a síntese e o 
processamento do mRNA são etapas estritamente coordenadas da expressão gênica. 
 O domínio C terminal (CTD) da RNA polimerase II funciona como um sítio de ligação para 
os complexos enzimáticos envolvidos no processamento do mRNA. 
 Capeamento da extremidade 5’: 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 de guanina 
modificado. A reação de capeamento é realizada por três enzimas que agem 
sucessivamente: A enzima fosfatase remove um fosfato da extremidade 5’ do RNA nascente, 
a guaniltransferase adiciona um GMP em uma ligação reversa (5’ para 5’ em vez de 5’ para 
3’), e a metiltransferase adiciona um grupo metila à guanosina. Todas as três enzimas ligam-
se à cauda fosforilada da RNA-polimerase. O quepe metil 5’ estabiliza o RNA, assim como 
alinha os mRNAs eucarióticos durante a tradução. 
 Poliadenilação: A extremidade 3’ de muitos dos mRNA eucarióticos não é determinada pelo 
término da transcrição, mas sim pela clivagem do transcrito primário e adição de uma cauda 
de poli-A. Os sinais para a poliadenilação incluem um hexanucleotídeo altamente 
conservado, localizado antes do sítio de poliadenilação, e um elemento de sequência rico 
em GU de localização próxima a extremidade 5’. Essas sequências são reconhecidas por 
um complexo de proteínas, incluindo uma endonuclease que cliva a cadeia de RNA e a poli-
A polimerase que adiciona a cauda de poli-A, de aproximadamente 200 nucleotídeos, ao 
transcrito. Essas enzimas do processamento estão associadas como CTD fosforilado de 
RNA polimerase II. A clivagem e a poliadenilação sinalizam o término da transcrição. A cauda 
poli-A regula tanto a tradução quanto a estabilidade do mRNA. 
 Splicing: 
• O splicing do pré-mRNA ocorre em duas etapas. Primeiro, o pré-mRNA é clivado no sítio 
5’ de splicing, sendo a extremidade 5’ do íntron unida a um nucleotídeo de adenina dentro 
do íntron (perto da sua extremidade 3’). Nesta etapa forma-se uma ligação entre a 
extremidade 5’ do íntron e o grupo 2’-hidroxila do nucleotídeo de adenina. O intermediário 
resultante tem uma estrutura em laço, com o íntron formando uma alça. Na segunda 
etapa, ocorrem dois eventos simultâneos: a clivagem do sítio 3’ de splicing e a ligação 
de dois éxons. A extremidade 3’-OH livre liberada da sequência do éxon reage com o 
início da sequência do éxon seguinte, unindo os dois éxons e liberando a sequência do 
íntron na forma de um laço. 
• A maquinaria de splicing deve reconhecer três regiões na molécula RNA precursora: 
sequências do sítio 5’ de splicing, sequências do sítio 3’ de splicing e sequências dentro 
do íntron junto ao ponto de ramificação (o ponto no qual a extremidade 5’ do íntron é 
ligada para formar a estrutura em laço). Pré-mRNAs contêm sequências-consenso 
similares nestas posições, permitindo que o aparato de splicing identifique o pré-mRNA 
e proceda as reações de clivagem e ligação envolvidas no processo. 
• O splicing ocorre em grandes complexos, chamados de spliceossomos, compostos de 
proteínas e RNA. Os RNAs componentes dos spliceossomos são cinco tipos de RNAs 
nucleares pequenos (snRNAs) chamados de U1, U2, U4, U5, U6. Os snRNAs estão 
complexados com seis a dez moléculas proteicas para formar pequenas partículas 
nucleares de ribonucleoproteínas (snRNPs). 
• A primeira etapa na montagem do spliceossomo é a ligação da snRNPs U1 ao sítio 5’ de 
splicing do pré-mRNA, por meio do pareamento de bases entre a sequência consenso 
do sítio 5’ de splicing e uma sequência complementar na extremidade 5’ do snRNP U1. 
Após a snRNP U2 se liga ao ponto de ramificação por complementariedade no 
pareamento de bases entre snRNP U2 e sequências no ponto de ramificação. Então, um 
complexo pré-formado consistindo nas snRNPs U4, U5 e U6 é incorporado ao 
spliceossomo, com U5 se ligando a sequências anteriores ao sítio 5’ de splicing. Assim, 
a reação de splicing é acompanhada de rearranjos dos snRNPs. Antes da primeira 
reação (formação do intermediário em forma de laço), U6 se dissocia de U4 e desloca 
U1 do sítio 5’ de splicing. Após U5 se liga a sequência no sítio 3’ de splicing, seguido pela 
remoção do íntron e ligaçãos do éxons. 
• O propósito desses rearranjos é permitir que os sinais de splicing do pré-RNA sejam 
examinados pelos snRNPs diversas vezes durante o processo de splicing. Além disso, 
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. 
• Os snRNAs também catalisam diretamente a reação de splicing. 
• Os fatores de splicing servem para direcionar os spliceossomos para os sítios de splicing 
corretos, mediante ligações a sequências específicas de RNA localizadas no interior dos 
éxons, e depois recrutam as snRNPs U1 e U2 para os sítios adequados, no pré-mRNA, 
por meio de interações proteína -proteína. Além disso, os fatores de splicing acoplam o 
splicing à transcrição, mediante associação com o CTD fosforilado da RNa polimerase II, 
assegurando, dessa forma, que o éxons sejam reunidos na ordem correta conforme o 
pré-mRNA é sintetizado. 
 Splicing alternativo: 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. 
EDIÇÃO DO RNA 
 A edição de RNA se refere aos eventos de processamento de RNA (que não o splicing) que 
alteram as sequências codificantes de alguns mRNAs. 
 Em células de mamíferos, as reações de edição do RNA incluem a desaminação da citosina em 
uridina e da adenosina em inosina. 
 A edição do mRNA para apoliproteína B (transporta lipídeos no sangue) é um exemplo de 
desaminação da citosina em uridina. Neste caso, a edição tecido específica do RNA resulta em 
duas formas diferente de apoliproteína B. em humano a Apo-B100 é sintetizada no fígado por 
tradução de um mRNA que não sofre edição. Contudo, uma proteína mais curta (Apo-B48) é 
sintetizada no intestino como resultado da tradução de um mRNA editado, no qual um C é 
trocado por U através de desaminação. 
 A edição do mRNA por desaminação da adenosina em inosina é a forma mais comum de edição 
do RNA nuclear, nos mamíferos. Esse tipo de edição desempenha um papel importante no 
sistema nervoso, no qual a edição de adenosina parainosina (A-para-I) resulta em substituições 
de um único aminoácido nos receptores de algumas moléculas sinalizadoras na superfície dos 
neurônios. 
TRADUÇÃO DO RNA 
 Todos os RNAs mensageiros são lidos na direção de 5’ para 3’, e as cadeias polipeptídicas são 
sintetizadas da extremidade amina para a carboxila terminal. 
 Cada aminoácido é especificado por três bases (um códon) no mRNA. 
 A síntese proteica envolve interação entre o mRNA, tRNA e rRNA. 
RNAS TRANSPORTADORES 
 Durante a tradução, cada um dos 20 aminoácidos deve ser alinhado com o seu códon 
correspondente no molde de mRNA. Uma variedade de RNAs transportadores servem como 
adaptadores para esse processo. Cada tRNA possui uma sequência identificadora única que 
permite que o aminoácido correto seja ligado e alinhado com o códon apropriado no mRNA. 
 A função de adaptador dos RNAs transportadores envolve duas regiões distintas da molécula. 
Todos os RNAs transportadores têm a sequência CCA no seu 3’ terminal e os aminoácidos são 
covalentemente ligados à ribose da adenosina terminal. O molde de mRNA é, então, 
reconhecido pela alça onde está o anticódon que se une ao códon adequado pela pareamento 
de bases complementares. 
 A ligação dos aminoácidos a RNAs transportadores específicos é mediada por um grupo de 
enzimas chamadas de tRNA aminoacil sintetases. Cada uma dessas enzimas reconhece um 
único aminoácido, bem como o tRNA correto ao qual o aminoácido deve ser ligado. A reação 
segue em dois passos. Primeiro, o aminoácido é ativado pela reação com ATP para formar um 
aminoacil AMP sintetase intermediária. O aminoácido ativado é, então, unido ao 3’ terminal do 
tRNA. Após ser ligado ao tRNA, um aminoácido é alinhado ao molde de mRNA pelo pareamento 
de bases complementares entre o códon do mRNA e o anticodón do tRNA. 
 A maioria dos aminoácidos é especificada por mais de um códon (61 códons codificam 
aminoácidos). Essa redundância resulta da ligação de um aminoácido a mais de uma espécie 
de tRNA. Além disso, alguns RNAs transportadores são capazes de reconhecer mais do que 
um códon o mRNA, como resultado de um pareamento de bases atípico (chamado de oscilação) 
entre o anticódon do tRNA e a terceira posição de alguns códons complementares. O 
pareamento de bases relaxado nesta posição resulta parcialmente da formação de pares de 
bases G-U e parcialmente da modificação da guanosina para inosina nos anticódons de vários 
RNAs transportadores durante o processamento. A inosina pode parear tanto com C, U ou a na 
terceira posição, de modo que a sua inclusão no anticódon permite que um único tRNA 
reconheça três diferentes códons nos moldes de mRNA. 
RIBOSSOMO 
 Tanto os ribossomos das células eucarióticas como das células procarióticas são compostos de 
duas subunidades distintas, cada uma contendo proteínas características e RNAs ribossomais. 
 Os RNAs ribossomais formam estrutura secundárias características pelo pareamento de bases 
complementares. Em associação com as proteínas ribossomais, os RNAs ribossomais, 
posteriormente, dobram-se em estruturas tridimensionais distintas. 
 A subunidade ribossomal grande é capaz de catalisar a formação de ligações peptídicas (a 
reação de peptidil transferase). O rRNA é o responsável pela catálise da formação das ligações 
peptídicas. 
INÍCIO DA TRADUÇÃO 
 A tradução não inicia exatamente na extremidade 5’ do mRNA; ela começa em sítios específicos 
de iniciação. 
 Os RNS mensageiros que codificam múltiplos polipeptídios são chamados de policistrônicos, 
enquanto os RNA mensageiros monocistrônicos codificam para uma única cadeia polipeptídica. 
 Tanto mRNAs procarióticos quanto eucarióticos contêm regiões não traduzidas (UTR) em suas 
extremidades 5’ e 3’. Os mRNAs eucarióticos também contêm um cap de 7-metilguanosina e 
uma cauda poli-A. mRNAs procarióticos frequentemente são policistrônicos, sendo que cada 
proteína é traduzida a partir de um sítio de iniciação independente. mRNAs eucarióticos 
geralmente são monocistrônicos. 
 Em ambas as células procariótica e eucarióticas, a tradução sempre inicia com o aminoácido 
metionina, geralmente codificado por AUG. 
 Os sítios de iniciação em, em RNAs mensageiros procarióticos, são caracterizados por uma 
sequência de Shine-Delgarno que precede o códon de iniciação AUG. O pareamento de bases 
entre a sequência de Shine-Delgarno e a sequência complementar próxima a extremidade 3’do 
rRNA 16S alinha o mRNA no ribossomo. 
 OS RNAs mensageiros eucarióticos são ligados a subunidade ribossomal 40S pelos seus cap 
7-metilguanosina na extremidade 5’. O ribossomo, então, percorre o mRNA até encontrar um 
códon de iniciação AUG. 
O PROCESSO DE TRADUÇÃO 
 A tradução é geralmente dividida em três estágios: iniciação, alongamento e terminação. 
 Iniciação (procariotos e eucariotos): Ligação de um iniciador específicos de tRNA metionil 
e do mRNA à subunidade ribossomal pequena. A subunidade ribossomal grande, então, liga 
o complexo, formando um ribossomo funcional, no qual o alongamento da cadeia peptídica 
prossegue. 
 Iniciação em procariotos: Inicialmente ocorre a ligação de três fatores de iniciação (IF-1, 
IF-2 e IF-3) à subunidade ribossomal 30s. Então o mRNA e o tRNA N-formilmetionil iniciador 
unem-se ao complexo, com IF-2 (que é ligado a GTP) reconhecendo especificamente o 
tRNA iniciador. O IF-3 é, então, liberado permitindo que uma subunidade ribossomal 50s 
associe-se ao complexo. Essa associação desencadeia a hidrolise do GTP ligado ao IF-2, 
que leva a liberação de IF-1 e IF-2. O resultado é a formação de um complexo de iniciação 
70S. 
 Iniciação em eucariotos: Os fatores de iniciação eIF-1, eIF-1A, eIF-3 e eIF-5 ligam-se a 
subunidade ribossomal 40S e ao eIF-2 (em um complexo com GTP) associado com tRNA 
metionil iniciador. O mRNA é reconhecido e levado ao ribossomo pelo grupo de fatores eIF-
4. O cap na extremidade 5’ do mRNA é reconhecido pelo eIF-4E. Outro fator, eIF-4G, liga-
se o eIF-4Ee a uma proteína PABP (proteína de ligação ao poli-A) associada com a cauda 
poli-a na extremidade 3’ do mRNA. Os fatores de iniciação eIF-4E e eIF-4G, em associação 
com eIF-4A e eIF-4B, levam o mRNa à subunidade ribossomal 40S, com eIF-4G interagindo 
com eIF-3. Assim, a subunidade ribossomal 40S, em associação com o tRNA metionil e eIFs 
ligados, percorre o mRNA até identificar o códon de iniciação AUG. Quando o códon AUG é 
identificado, o eIF-5 desencadeia a hidrolise o GTP ligado ao eIF-2. Os fatores de iniciação 
são então liberados e uma subunidade 60S une-se a subunidade 40S para formar o 
complexo de iniciação 80S da célula eucaritótica. 
 Alongamento (procarioto e eucarioto): O ribossomo tem três sítios para ligação do tRNA, 
designados sítio P (peptidil), sítio A (aminoacil) e sítio E (saída). O tRNA metionil iniciador é 
ligado ao sítio P. O primeiro passo no alongamento é a ligação do próximo tRNa aminoacil 
ao sítio a pelo pareamento com o segundo códon do mRNA. O tRNA aminoacil é 
acompanhado até o ribossomo por um fator de alongamento (EF-Tu em procariotos, eEF-
1α em eucariotos), que está complexado ao GTP. A inserção correta de um tRNA aminoacil 
em um sítio a desencadeia uma mudança de conformação que induz a hidrolise do GTP 
ligado ao EF-Tu e a liberação do fator de alongamento ligado ao GDP. Com a liberação do 
fator de alongamento, uma ligação peptídica pode ser formada entre o tRNA metionil no sítio 
P e o segundo tRNA aminoacil no sítio A. Assim, o tRNA iniciador fica descarregado no sítio 
P. O próximo passo no alongamento é a translocação, que requer outro fator de alongamento 
(EF-G em procariotos e EF-2 em eucariotos) e é, agora, acoplado a hidrolise de GTP. 
Durante a translocação, o ribossomo move-se três nucleotídeos sobre o mRNa, 
posicionando o próximo códon em um sítio A vazio. Esse passo transloca o tRNa peptidil do 
sítio A para o sítio P e o tRNA descarregado do sítio P parao sítio E. Com o sítio a vazio 
ocorre a ligação de um novo tRNA aminoacil ao sítio, essa ligação induz a liberação do tRNa 
descarregado do sítio E. O alongamento da cadeia polipeptídica continua até que um códon 
de parada (UAA, UAG ou UGA) seja translocado no sítio A do ribossomo. Esses códons de 
parada, ao invés de tRNAs, têm fatores de liberação que reconhecem os sinais no sítio A e 
terminam a síntese proteica. 
• A conversão do fator de alongamento (EF-G em procariotos e EF-2 em eucariotos) à sua 
forma GTP requer um terceiro fator de alongamento EF-Ts (eEF-1βγ em eucariotos), que 
se une ao complexo EF-Tu/GDP e promove a troca de um GDP ligado por um GTP, 
permitindo que o EF-Tu inicie um novo ciclo de alongamento. 
REGULAÇÃO DA TRADUÇÃO 
 Um mecanismo de regulação da tradução é a ligação de proteínas repressoras, que bloqueiam 
a tradução, a sequências específicas do mRNA. A tradução do mRNA da ferritina, uma proteína 
que armazena o ferro dentro da célula, é regulada pelo fornecimento de ferro: mais ferritina é 
sintetizada se o ferro for abundante. Essa regulação é mediada por uma proteína que (na 
ausência de ferro) se liga a uma sequência (o elemento de resposta ao ferro ou IRF) na região 
5’ não traduzida do mRNa da ferritina, bloqueando sua tradução. Na presença de ferro, o 
repressor não se liga mais ao IRF e a tradução da ferritina é capaz de prosseguir. 
 Outro mecanismo de regulação da tradução em células eucarióticas envolve a modulação das 
atividades dos fatores de iniciação, particularmente eIF-2 e eIF-4E. A forma ativa de eIF-2 
(complexada com GTP) conduz o tRNA metionil iniciador ao ribossomo. O eIF-2 é depois 
liberado do ribossomo em uma forma inativa ligada ao GDP. A fim de continuar a tradução, o 
eIF-2 deve ser reativado por eIF-2B, que estimula a troca de GTP pela ligação com o GDP. A 
tradução pode ser inibida (por exemplo, se as células se tornarem carentes de fatores de 
crescimento) por proteoquinases regulatória que fosforilam eIF-2 e eIF-2B. Essas fosforilações 
bloqueiam a troca de GDP por GTP de maneira que o complexo eIF-2/GDP não possa ser 
regenerado.