ESTUDO DIRIGIDO-Núcleo, Ciclo e Divisão Celular

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1) Discuta o Dogma Central da Biologia Molecular considerando-se o papel das moléculas de DNA, RNA e proteínas no fluxo da informação genética.
Quando a célula requer uma proteína específica, a sequência de nucleotídeos da região apropriada de uma molécula de DNA extremamente longa em um cromossomo é inicialmente copiada sob a forma de RNA (através de um processo denominado transcrição). São essas cópias de RNA de segmentos de DNA que são utilizadas diretamente como moldes para promover a síntese da proteína (em um processo denominado tradução). O fluxo da informação genética nas células é, portanto, de DNA para RNA e deste para proteína.
2) Caracterize os diferentes tipos de RNA considerando composição, estrutura e funções desempenhadas por essas moléculas.
3) Descreva os mecanismos relacionados com as diversas etapas da transcrição do RNA incluindo o papel dos diversos elementos envolvidos nesse processo e apresentando as principais diferenças entre procariotos e eucariotos.
Transcrição: iniciação
Para iniciar a transcrição de um gene, a RNA polimerase liga-se ao DNA do gene numa região denominada promotor. Basicamente, o promotor informa à polimerase onde "se sentar" no DNA e começar a transcrever. Cada gene (ou, em bactérias, cada grupo de genes transcritos juntos) tem seu próprio promotor. Um promotor contém sequências de DNA que deixam a RNA polimerase ou as suas proteínas auxiliares se ligarem ao DNA. Uma vez formada a bolha de transcrição, a polimerase pode iniciar a transcrição.
Alongamento
Uma vez que a RNA polimerase está na posição do promotor, o próximo passo da transcrição — o alongamento — pode começar. Basicamente, o a longamento é a fase que a sequência de RNA fica mais longa, graças à adição de novos nucleotídeos.
Durante o alongamento, a RNA polimerase "caminha" ao longo de uma fita de DNA, conhecida como fita molde, da 3' para 5'. Para cada nucleotídeo no molde, a RNA polimerase adiciona um nucleotídeo de RNA correspondente (complementar) à extremidade 3' da fita do RNA. O transcrito de RNA é quase idêntico à fita de DNA não molde ou codificante. Contudo, as fitas de RNA têm a base uracila (U) em vez de timina (T), assim como um açúcar ligeiramente diferente no nucleótido. Assim, como podemos ver no diagrama acima, cada T da fita codificante é substituído por um U no transcrito de RNA.
Transcrição: terminação
A RNA polimerase vai continuar transcrevendo até encontrar sinais para parar. O processo de término da transcrição é chamado terminação e isso acontece uma vez que a polimerase transcreve uma sequência de DNA conhecida como terminador.
As bactérias contêm um único tipo de RNA-polimerase (a enzima que realiza a transcrição de DNA em RNA). Nas células eucarióticas, o processo de transcrição é muito mais complexo, e existem três RNA-polimerases – designadas como polimerase I, II e III –, evolutivamente relacionadas umas às outra. 
Nos eucariontes a transcrição ocorre no núcleo, enquanto a tradução ocorre no citoplasma. Já nos procariontes tal separação celular não existe, sendo os dois processos muito bem acoplados no espaço. A separação temporal e espacial desses dois processos nos eucariontes permite a eles uma melhor regulação da expressão gênica.
Outra diferença é que o transcrito primário de mRNA dos eucariontes, ao contrário dos procariontes, é amplamente processado. O RNA nascente sofre uma série de alterações: aquisição de revestimento (cap) na sua extremidade 5’, cauda poli-A na extremidade 3’ e remoção exata de introns (splicing) para a formação de mRNAs maduros com mensagens contínuas. Alguns mRNAs maduros chegam a ser até dez vezes menores em tamanho que seus precursores.
4) Discuta acerca dos eventos relacionados com o processamento da molécula de RNA recémsintetizada e conseqüente formação do transcrito de RNAm propriamente dito, considerando a importância dessas etapas no processo de expressão gênica.
Assim que a RNA-polimerase II tenha produzido aproximadamente 25 nucleotídeos de RNA, a extremidade 5’ da nova molécula de RNA é modificada pela adição de um “quepe” (ou capa) que consiste em um nucleotídeo guanina modificado (ver Figura 6-21B). A reação de capeamento é realizada por três enzimas que agem sucessivamente: uma remove um fosfato da extremidade 5’ do RNA nascente (uma fosfatase), outra (uma guaniltransferase) adiciona um GMP em uma ligação reversa (5’ para 5’ em vez de 5’ para 3’), e uma terceira (uma metiltransferase) adiciona um grupo metila à guanosina (Figura 6-23). Visto que todas as três enzimas ligam-se à cauda fosforilada da RNA-polimerase na posição Ser5 – a modificação adicionada pelo TFIIH durante a iniciação da transcrição – elas estão prontas para modificar a extremidade 5’ do transcrito nascente assim que ela emerge da polimerase. O quepe metil 5’ identifica a extremidade 5’ de mRNAs eucarióticos, e essa marca ajuda a célula a distinguir os mRNAs dos outros tipos de moléculas de RNA presentes na célula. Por exemplo, as RNA-polimerases I e III produzem RNAs não capeados durante a transcrição, em parte porque essas polimerases carecem de um CTD. No núcleo, o quepe se liga a um complexo proteico denominado complexo de ligação ao quepe (CBC, cap- -binding complex), o qual, como discutiremos em seções subsequentes, ajuda o processamento e a exportação dos futuros mRNAs. O quepe metil 5’ também desempenha um importante papel na tradução dos mRNAs no citosol
5) 8) Descreva as principais etapas e mecanismos do processo de tradução considerando o papel dos principais elementos envolvidos no processo.
Iniciação
Para que se possa dar início à tradução, alguns ingredientes são necessários. Esses incluem:
· Um ribossomo (o qual tem duas parte, uma pequena e uma grande)
· Um RNAm com as instruções para a proteína que será construída
· Um RNAt "iniciador" transportando o primeiro aminoácido da proteína, que quase sempre é a metionina (Met)
Durante a iniciação, essas peças devem se unir de maneira correta. Juntas, elas formam o complexo de iniciação, a configuração molecular necessária para começar a fazer uma nova proteína.
Dentro de suas células (e das células de outros eucariontes), a iniciação da tradução acontece assim: primeiro o RNAt transportando a metionina se liga a subunidade ribossômica pequena. Juntos, se ligam à extremidade 5' do RNAm através do reconhecimento do cap 5' GTP (adicionado durante o processamento no núcleo). Em seguida, eles "caminham" ao longo do RNAm na direção 3' e param quando alcançam o códon de iniciação (com frequência, mas nem sempre, o primeiro AUG).^66
Alongamento
Eu gosto de lembrar o que acontece nessa etapa do "meio" da tradução por seu nome prático: alongamento é quando o polipeptídeo se torna mais longo.
Mas como exatamente a cadeia aumenta? Para descobrirmos, vamos examinar a primeira rodada do alongamento—depois de formado o complexo de iniciação, porém antes que qualquer aminoácido tenha sido adicionado para formar a cadeia.
Nosso primeiro RNAt transportador de metionina começa no compartimento do meio no ribossomo, chamado de sítio P. Ao lado, um novo códon é exposto em outro compartimento, chamado de sítio A. O sítio A será o "desembarque" para o próximo RNAt, aquele cujo anticódon é o correspondente perfeito (complementar) do códon em exposição. Uma vez que o RNAt correspondente desembarca no sítio A é hora da ação: isto é, a formação de uma ligação peptídica que conecta um aminoácido a outro. Esta etapa transfere a metionina do primeiro RNAt para o aminoácido do segundo RNAt no sítio A.
Depois que a ligação peptídica é formada, o RNAm é puxado para frente no ribossomo por exatamente um códon. Esse deslocamento permite que o primeiro RNAt, agora vazio, saia através do sítio E (do inglês "exit"). Isso também faz com que um novo códon fique exposto no sítio A, para que todo ciclo se repita.
E se repete... de alguma vezes até espantosas 33,33,33, comma000000000 vezes! A proteína titina, que é encontrada em nossos músculos e é o mais longo polipeptídeo conhecido, pode ter mais de 33,33,33, comma000000000aminoácidos^{8,9}8,9start superscript, 8, comma, 9, end superscript.
Terminação
Polipeptídeos, assim como todas as boas coisas, devem eventualmente chegar a um fim. A tradução acaba em um processo chamado terminação. A terminação acontece quando um códon de parada no RNAm (UAA, UAG ou UGA) entra no sítio A.
Códons de parada são reconhecidos por proteínas chamadas de fatores de liberação, os quais se adaptam perfeitamente no sítio P (embora não sejam RNAt). Fatores de liberação confundem a enzima que normalmente forma as ligações peptídicas: fazem-na adicionar uma molécula de água ao último aminoácido da cadeia. Essa reação separa a cadeia do RNAt, assim a proteína recém-produzida é liberada.
E depois? Por sorte, o "equipamento" de tradução é bastante reutilizável. Depois que as unidades ribossômicas se separam do RNAm e entre si, cada elemento pode (e normalmente fazem isso rapidamente) tomar parte em um novo ciclo de tradução.