Fluxo da informação genética - Transcrição e Tradução

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Fluxo da informação genética - 
Transcrição e Tradução
 Luana Rocha Vale - Medicina - UNIFACS
 Processos Celulares e Moleculares - Biologia Celular
 O DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR
→ Em 1958, o cientista Francis Crick postulou um modelo que ele chamou de "o dogma 
central da biologia molecular"; nele, Francis explica como acontece o fluxo da informação 
do código genético, desde a molécula de DNA até a proteína.
→ Esse modelo é chamado de dogma porque tem regras: ele mostra que uma sequência de 
um ácido nucleico pode formar uma proteína, mas, uma proteína não pode formar um ácido 
nucleico. Existe uma ordem a ser seguida e, segundo esse dogma, o fluxo da informação 
genética deve seguir o seguinte sentido: DNA → RNA� PROTEÍNAS.
Algumas mudanças já foram feitas no modelo 
proposto originalmente. Isso ocorreu em razão 
de hoje se saber, por exemplo, que algumas 
enzimas são capazes de utilizar o RNA para 
produzir DNA. Esse dogma atualizado pode 
ser resumido e representado da seguinte 
maneira: →
→ Esse fluxo da informação gênica tem 2 
mecanismos principais, que são a 
transcrição e a tradução e eles acontecem 
de acordo com a função e a necessidade da 
célula. Pode-se transcrever por conta da 
divisão ou por conta do momento celular; 
dependendo da necessidade pode 
aumentar ou diminuir a transcrição do gene.
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 DIFERENÇA ENTRE AS MOLÉCULAS DE DNA E RNA
O DNA e o RNA são ácidos nucleicos compostos por uma pentose, bases nitrogenadas e 
fosfato; porém existem algumas diferenças entre os dois:
→ A pentose do RNA é a ribose, enquanto do DNA é a desoxirribose;
→ O RNA possui a base nitrogenada Uracila ao invés da Timina, no caso do DNA.
→ O RNA possui uma fita única e simples e o DNA possui uma fita dupla.
→ O RNA é produzido pela enzima RNA polimerase, e o DNA pela DNA polimerase e as duas 
possuem a mesma função: ligam um nucleotídeo a outro por meio de ligações fosfodiésters, 
no sentido 5’ → 3’, porém a RNA polimerase não precisa de iniciador (primer).
→ Além disso, existem vários tipos de RNA como: RNA mensageiro, transportador, 
ribossômico e outros com diversas funções (estrutural, catalítica e reguladora) e o DNA é 
apenas 1.
 Enzima RNA Polimerase:
 Tipos de RNA's:
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 TRANSCRIÇÃO
A Transcrição é a primeira etapa do fluxo da informação 
gênica e consiste na síntese de RNA a partir de DNA, 
ou seja, é o processo de cópia da sequência do DNA de 
um gene para um alfabeto semelhante do RNA.
→ Ocorre no núcleo da célula e necessita de várias proteínas que são denominadas de 
fatores gerais da transcrição e auxiliam a RNA polimerase no reconhecimento da região a 
ser transcrita, na ativação da RNA polimerase e na separação das duas fitas de DNA
→ Diferente da síntese do DNA, a enzima 
RNA polimerase só vai só vai transcrever 
um gene e um local específico da fita 
molde e é necessário saber o local exato 
onde ele fica, por isso é um processo muito 
mais específico e controlado: cada gene é 
transcrito separadamente em seu genoma.
Existem 3 diferentes RNA's polimerases que 
transcrevem genes específicos: 
A transcrição corre em três estágios: iniciação, alongamento e término.
INICIAÇÃO
→ Para iniciar a transcrição de um gene, as 
proteínas auxiliares (fatores de 
transcrição) se ligam a uma região 
denominada promotor, auxiliando a RNA 
polimerase em suas células a obter um 
ponto de apoio no DNA. 
→ Basicamente, o promotor informa à elas 
onde a Polimerase deve "se sentar" no DNA 
e começar a transcrever.
→ Muitos promotores eucarióticos possuem 
uma sequência chamada de TATA box. Essa 
sequência é reconhecida por um dos 
fatores gerais de transcrição TFIID - TBP, 
permitindo que outros fatores de 
transcrição e eventualmente a RNA 
polimerase se liguem. Ele também contém 
muitos As e Ts, o que torna mais fácil de 
separar as fitas de DNA.
Fatores gerais da transcrição
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→ Cada gene tem seu próprio promotor. Um 
promotor contém sequências de DNA que 
deixam a RNA polimerase ou as suas 
proteínas auxiliares se ligarem ao DNA onde 
as fitas são fáceis de separar devido as 
diversas Adeninas e Timinas (pois se ligam 
entre si apenas com duas ligações de 
hidrogênio, em vez das três ligações de 
hidrogênio entre Guaninha e Citosina).
→ A RNA polimerase II se acopla ao 
DNA e é fosforilada pela TFIIH, que 
modifica sua conformação de modo 
que ela possa iniciar a fase de 
alongamento. Então, a TFIIH abre a 
fita para que o RNA mensageiro seja 
produzido pela polimerase.
ALONGAMENTO
→ Basicamente, o alongamento 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 RNA transcrito é quase idêntico à fita de DNA 
não molde ou codificante. Contudo, cada T da fita 
codificante é substituído por um U no transcrito 
de RNA.
A figura ao lado mostra o DNA sendo transcrito 
por muitas RNA polimerases ao mesmo tempo, 
cada uma com uma "cauda" de RNA atrás dela. →
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Na fase final do alongamento, o processamento do RNA envolve mais 3 momentos 
importantes que ocorrem nessa sequência: capeamento, splicing e poliadenilação.
 - Capeamento:
O capeamento é a adição do CAP (em inglês, 
boné), uma estrutura composta por 7-metil-
guanosina que tem como funções:
identificar e sinalizar a região 5’
revestir e proteger a "ponta" da fita de RNA
estabilizar a molécula 
 - Splicing:
Após o capeamento, é feito o splicing, que é a 
retirada dos íntrons (regiões não codificantes) - 
realizado por um conjunto de enzimas 
(spliceossomo) que cortam as partes não 
codificantes e ligam as regiões codificantes 
(éxons) umas as outras.
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Obs¹.: O splicing alternativo também 
tira éxons porque em algumas células 
há proteínas formadas de uma 
maneira diferente. Ex: A miosina do 
músculo estriado esquelético e do liso 
são diferentes devido ao rearranjo 
diferente que sofreram no splicing.
Obs².: Após os íntrons serem 
removidos eles são reciclados.
Obs³.: Há mais íntrons do que éxons 
para a proteção da informação e será 
mais fácil ocorrer mutações nos 
íntrons do que nos éxons. 
→ Existe também o splicing alternativo, que é 
realizado por 90% dos genes humanos: consiste 
em diferentes arranjos entre éxons, levando a 
produção de proteínas diferentes; isso triplica a 
diversidade de proteínas expressas e confere 
flexibilidade evolutiva aos eucariotos.
 - Poliadenilação:
A Poliadenilação é a adição de uma 
cauda de poli-A (cerca de 50 a 250 
Adeninas) pela enzima poli-A
polimerase na extremidade 3’. 
→ Assim como o CAP, a poli-A 
funciona para conferir estabilidade 
à molécula. 
→ O sinal para a poliadenilação é a 
sequência AAUAAA e situa-se a 30 
ribonucleotídeos do sítio de 
clivagem.
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 Após a poliadenilação o RNA se torna maduro, pronto para migrar para o citosol.
TERMINAÇÃO
→ A RNA polimerase vai continuar transcrevendo até encontrar sinais para parar. Isso 
acontece quando a polimerase encontra uma sequência de parada e o sinal é reconhecido 
por uma enzima que corta o RNA transcrito, liberando-o da RNA polimerase.
→ Apósa terminação, a transcrição está concluída. Um RNA transcrito que está pronto para 
ser utilizado na tradução é chamado de RNA mensageiro RNAm).
A migração do RNAm 
recém sintetizado para o 
citosol, em direção à 
tradução, acontece 
através da sua passagem 
pelos poros nucleares, 
com o auxílio de um 
complexo de proteínas de 
exportação, como é 
mostrado nas imagens ao 
lado. →
 TRADUÇÃO
→ A tradução ocorre no citoplasma após a exportação do RNAm pelo núcleo através do 
complexo de poro nuclear.
→ Durante a tradução, a célula "lê" a instrução no RNA mensageiro RNAm) e a usa para 
construir uma proteína. A síntese proteica é chamada de tradução porque você 
muda/traduz a linguagem: ela deixa de ser nucleotídica e passa a ser peptídica.
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→ Em um RNAm, as instruções para a construção de um polipeptídio são nucleotídeos de 
RNA Adenina, Uracila, Citosina e Guanina) lidos em grupos de três. Esses grupos de três 
são chamados de códons ("códigos/codificadores").
 → 1 Códon é formado por 3 nucleotídeos que correspondem a um Aminoácido ← 
Veja no tabela as diferentes combinações de códons:
→ Observe que existem apenas 20 tipos de 
aminoácidos, mas 61 trincas diferentes que 
os codificam. 
→ É comum dizermos que o código genético 
é "degenerado", isso porque um mesmo 
aminoácido pode ser codificado por 
diferentes códons, mas cada códon só pode 
ser codificar um aminoácido. Essa 
característica faz com que o código 
genético seja considerado degenerado ou 
redundante. → A glicina, por exemplo, é 
codificada pelas trincas GGU, GGC, GGA e 
GGG. 
→ Existe um códon, AUG, que especifica o aminoácido metionina e também age 
como códon de iniciação para sinalizar o começo da construção de uma proteína.
→ Existem mais 3 códons que não especificam aminoácidos. Esses são os códons de 
parada: UAA, UAG e UGA, e eles informam à célula quando um polipeptídeo está completo. 
→ Em conjunto, essas relações entre códons e aminoácidos são chamadas de código 
genético, porque permitem que as células "decodifiquem" o RNAm em uma cadeia de 
aminoácidos.
Os dois tipos de moléculas que são fundamentais para a tradução são: o RNA transportador 
e os ribossomos.
 - RNA Transportador: 
O RNAt transporta os aminoácidos para o 
processo de tradução e conectam eles aos 
códons que os codificam. 
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Obs.: cada RNAt é específico para um 
aminoácido – tipo chave-fechadura.
Em uma das extremidades de cada RNAt há 
uma sequência de três nucleotídeos 
denominada anticódon que pode se ligar a 
códons específicos do RNAm. A outra 
extremidade do RNAt transporta o 
aminoácido especificado pelos códons.
 - Ribossomos: 
Ribossomos são as estruturas nas quais os 
polipeptídeos (proteínas) são construídos. Eles 
são feitos de proteínas e RNA (RNA 
ribossômico ou RNAr). 
→ Cada ribossomo tem duas subunidades, uma 
grande e outra pequena, que se reúnem ao redor 
de um RNAm - como se fossem as duas metades 
de um pão de hambúrguer ao redor da carne.
→ O ribossomo proporciona um conjunto prático de 
compartimentos onde os RNAt podem encontrar seus 
códons correspondentes no molde de RNAm e 
entregar seus aminoácidos. Esses compartimentos são 
chamados de sítios A, P e E. 
→ Não apenas isso, mas o ribossomo também atua 
como uma enzima, catalisando a reação química que 
une os aminoácidos para formar uma cadeia.
Ao lado, o modelo tridimensional de ribossomo. Proteínas estão 
representadas em azul, enquanto cadeias de RNAr estão 
representadas em laranja e pêssego. O ponto verde marca o sítio 
ativo, que catalisa a reação que liga aminoácidos para fazer uma 
proteína. →
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A tradução também é divida nas mesmas 3 etapas da transcrição: iniciação (começo), 
alongamento (aumento da cadeia de proteína) e terminação (fim).
INICIAÇÃO
→ Na iniciação, o ribossomo se reúne em torno 
do RNAm a ser lido e, logo após, chega o primeiro 
RNAt (o qual transporta o aminoácido metionina 
que corresponde ao primeiro códon, AUG). 
→ Essa configuração, chamada de complexo de 
iniciação, ou complexo ternário é necessária 
para que a tradução tenha início.
→ Após o primeiro RNAt depositar o códon 
metionina, ela se liga ao seu anticódon na 
subunidade ribossômica pequena no sítio P. Já 
próximos RNA’s transportadores, 
obrigatoriamente, entrarão no sítio A, uma vez 
que o P sempre estará ocupado e o sítio A estará 
sempre "vago", pois será sempre o 
"desembarque" para o próximo RNAt, aquele cujo 
anticódon é o correspondente perfeito 
(complementar) do códon em exposição. 
→ Há um movimento de translocação: O que está 
no sítio P passa para o sítio E e o que está no sítio 
A passa para o sítio P.
ALONGAMENTO
→ E assim começa a fase de alongamento: novos RNAt começam a 
chegar, um a um, sempre pelo sítio A. o RNAm é lido um códon por 
vez e o aminoácido que corresponde a cada códon é adicionado à 
cadeia de proteína crescente.
→ A iniciação depende de proteínas especializadas "auxiliares" 
chamadas de fatores de iniciação. A função delas é ajudar as 
subunidades ribossômicas, RNAt, e RNAm a se encontrarem de 
maneira ordenada e previsível.
→ Além disso, movimentar esses ingredientes da iniciação requer 
energia. A energia é proporcionada pela célula na forma de GTP.
→ Durante o alongamento, os RNAt se movem através dos sítios A, 
P e E do ribossomo como representado ao lado. Esse processo se 
repete por muitas vezes à medida que novos códons são lidos e 
novos aminoácidos são adicionados à cadeia. O RNAm é puxado 
para frente no ribossomo por exatamente um códon no sentido 5’ 
Modelo computacional do Complexo de 
Iniciação.
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→ 3. 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.
A cada vez que um códon é exposto:
Um RNAt correspondente se liga ao códon
A cadeia de aminoácidos existente (polipeptídeo) é 
ligada ao aminoácido do RNAt através de reação 
química.
O RNAm é deslocado em um códon no ribossomo, 
expondo um novo códon para ser lido.
TERMINAÇÃO
→ A terminação acontece quando um códon de parada no RNAm 
UAA, UAG ou UGA entra no sítio A. Sequências moleculares de 
ácidos nucleicos identificam a área de terminação, para que esse 
processo termine. Onde eles foram identificados, são ligados 
fatores de liberação nessa região, bloqueando o processo de 
alongamento da cadeia polipeptídica. O fator de liberação ERF3, 
que é uma proteína que se liga a GTP, age conjuntamente com o 
ERF1, funcionando como uma tesoura molecular, a qual cliva de 
forma que a cadeia polipeptídica seja liberada, desconectada do 
ribossomo. Outros fatores de liberação adicionais promovem a 
dissociação dos ribossomos, liberação das subunidades, o RNAm e 
RNAt terminal.
→ A proteína, apesar de ainda não ser funcional, está pronta e os RNAt e ribossomos são 
reaproveitados em outros mecanismos de tradução.
→ Depois da terminação, a proteína pode 
precisar dobrar-se na forma 3D correta 
através do processamento, com a ajuda das 
proteínas chaperonas, ser enviado para o 
lugar certo na célula, ou se combinar com 
outros polipeptídeos antes que possa atuar 
como uma proteína funcional.
 Estrutura das proteínas: