3 Transcrição

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- Biologia Celular -
Natureza do gene - Transcrição
1. Motivação
- Milho
- Teosinto é um ancestral selvagem do milho → espiga era muito
pequena; pouco volume de produção
- Ramificação é devida a expressão de 1 único gene, houve um
polimorfismo (altera a abundância do transcrito), que gera a diferença
de ramificações
- A diferença da expressão de um gene pode significar uma diferença.
2. Definição de gene
2.1 Mendel séc XIX
- Gregor Johann Mendel - proponentes das teorias da genética atual
- Fatores hereditários controlam características fenotípicas
- Estudou 7 características principais em ervilhas
2.2 Wilhelm Johannsen
- 1909: Introduziu o termo gene
- Determinantes de caracteres herdáveis
- Um gene: unidade da informação genética que controla a síntese
de um polipeptídeo ou uma molécula de RNA estrutural
- mRNA → polipeptídeo
- tRNA e rRNA → RNA estrutural
3. Genes típicos
3.1 Procariotos
- moléc DNA é extremamente longa
- Milhões de nucleotídeos → mil genes por cromossomo.
- Gene é pequena fração do cromossomo (unidade)
- Codificar - código
- Região codante: região que de fato carrega a info que determina a sequência
- Regiões regulatórias: determina quando e onde a expressão deve acontecer
elas determinam quando, onde e a abundância que o gene deve ser expresso → Importante
- Planta em situação ideal: tem água e nutrientes disponíveis e
não sofre ataque de doenças ou pragas.
Essa planta deve ter um conj de genes sendo expressos,
importantes para seu plano de desenvolvimento normal: a
planta germina, cresce e reproduz (Flores, sementes e se
multiplicar)
Planta é atacada por bactérias: caso seja patogênica,
a planta deverá se defender (estratégias de resposta). É
necessário que haja a expressão de genes específicos (que antes
eram expressos em menor quantidade ou estavam dormentes), e
a silenciação de outros que eram comumente expressados. Essa
mesma planta, em condição de seca, precisa expressar outros genes.
→ Por mais que exista em cada cél um genoma completo, com as infos de todos os genes, nem todos serão expressos a
todo momento e em todas as céls (ex: cél da raiz da planta, é diferente da cél da folha e das flores)→ espacialmente e
temporalmente os genes são controlados
- Polipeptídeo: terminal N e terminal C → tradução: síntese dessa cadeia.
- Início: start códon e stop códon.
- Gene: tudo, inclusive regiões regulatórias
3.2 Eucariotos
- Mesmos códons (start e stop) e regiões regulatórias
- Transcrito primário: transcrito maior
- Processamento - transformações
3 etapas:
1. Adição do Cap (5’)
2. Adição da cauda Poli-A (3’)
3. Remoção de introns
- Diabetes: Insulina (suplementação de
insulina a partir de bactérias)
- Planta BT - plantas tóxicas para insetos.
4. Genes na molécula de DNA
Bactérias: sem íntrons, comum sobreposição de genes (genoma menor do que levedura)
Levedura: bem denso, com poucos íntrons (amarelos) (genoma menor do que drosophila)
Drosophila: adição de espaços maiores entre genes (genoma menor do que humanos)
5. Transcrição
5.1 Geral
- A informação genética contida num segmento do DNA é reescrita em uma fita simples de RNA
- Fita reescrita 5’→ 3’: apresenta uma sequência de
ribonucleotídeos complementar a uma das fitas da dupla hélice
de DNA (molde 3’→ 5’ ) é idêntica à sequência da outra fita
(codificadora 5’→ 3’), com substituição de T por U
- Polimerização no sentido 5’ 3’
- Os precursores são ribonucleotídeos
- Apenas uma fita de DNA é utilizada como molde para a
síntese de RNA complementar
- Polimerização sentido 5’ 3’ 4. As cadeias de RNA são
sintetizadas sem a necessidade de um filamento primer
preexistente
- RNA polimerase inicia a transcrição em sequências específicas
de nucleotídeos: promotores
- RNA polimerase termina a transcrição em sequências específicas de
nucleotídeos: terminadores
5.2 RNA polimerases
ARNs-polimerases são enzimas responsáveis pela síntese de RNA a partir de
sequências de DNA ou RNA
Funções
- Reconhece e se liga a sequências específicas de DNA
- Promotor (região reguladora: marca o início)
- Desnatura o DNA, expondo a sequência de nucleotídeos a ser copiada
- Mantém as fitas de DNA separadas na região de síntese
- Mantém o híbrido DNA: RNA estável
- Renatura o DNA na região imediatamente posterior à síntese
- Sozinha, ou com o auxílio de algumas proteínas específicas, termina a síntese do
RNA
- Fatores de transcrição
↪ Proteínas que auxiliam o processo de transcrição no reconhecimento do
promotor, ajudam a polimerase no reconhecimento
Ajudam a polimerase a ser levada no lugar certo do genoma para que o
gene correto seja expresso no momento certo.
5.3 Início - Iniciação da Cadeia de RNA
O processo de transcrição inicia-se com o reconhecimento da sequência específica do
DNA a ser transcrita. As ligações de hidrogênio que unem as duas cadeias de DNA se rompem
e as duas fitas se separam. Apenas uma das duas fitas servirá como molde para a síntese de RNA.
- Genes diferentes têm promotores diferentes.
TATA box: rica em pares T e A
5.4 Alongamento da cadeia de RNA
Na fase de elongação ou alongamento, os nucleotídeos são incorporados a uma fita molde de DNA, e a outra fita de
DNA permanece inativa. Os nucleotídeos estão presentes no núcleo livremente e ligam-se à fita molde de uma forma definida,
pois as bases nitrogenadas são complementares, como pode ser observado a seguir:
Adenina (A) do DNA – Uracila (U) do RNA
Timina (T) do DNA – Adenina (A) do RNA
Citosina (C) do DNA – Guanina (G) do RNA
Guanina (G) do DNA – Citosina (C) do RNA
5.4 Término da Cadeia de RNA
Assim que a fita de RNA está pronta, ela se destaca da fita molde de DNA e se desloca em direção ao citoplasma,
onde, em seguida, ocorre outro processo, denominado de tradução (síntese de proteínas). As duas fitas de DNA, então, ligam-se
novamente. O afastamento e o encaixe das duas fitas de DNA ocorrem sob ação de uma enzima denominada de
RNA-polimerase, que se desloca sob a molécula de DNA durante o processo de transcrição.
5.5 Processamento
5.5.1 Capeamento do terminal 5’
- 7-metilguanosina
- Proteção contra degradação por exonucleases
- Transporte para citoplasma
- Encaixe dos ribossomos
5.5.2 Poliadenilação do terminal 3’
- Clivagem terminal
- Adição de centenas de resíduos de adenilato (AMP)
- Transporte para citoplasma
- Estabilidade
5.5.3 Splicing
- Remoção de introns e junção de exons (segmentos codificadores)
5.6 Regiões Principais