Resumo Geral - Genetica

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Do DNA ao RNA
Transcrição
Um mesmo gene pode sintetizar várias proteínas. Na transcrição, somente a região que contém gene será transcrita.
O RNA é um polímero linear composto por 4 diferentes tipos nucleotídeos (A, U, G e C – denominados ribonucleotídeos) unidos entre si por ligações fosfodiéster. Apresenta-se na forma de fita simples, podendo dobrar sobre si mesmo (por isso as proteínas possuem várias conformações). Possui funções como: catalíticas e/ou estruturais.
Os fatores de transcrição, são proteínas acessórias que se ligam à região promotora e dão início ao processo de transcrição. As proteínas de ligação ao TATA (TBP) se ligam a sequências de DNA composta por T e A (sequência conhecida como TATA box) e causam distorções no DNA atuando como sinalizador para a montagem e agregação de outras proteínas sobre o promotor. O TBP são subunidades dos fatores de transcrição TFIID. 
O TATA box fica localizado à uma distância de 25 nucleotídeos antes do sítio de início. 
Para ocorrer a iniciação da transcrição, a RNA polimerase precisa reconhecer a região promotora (ou sítio de início) do gene e se ligar à esse ponto do DNA. Esse reconhecimento se dá pelo fato da região promotora ter uma sequência bases específicas que indica o ponto de iniciação para a síntese. Essa região é assimétrica e se associa à polimerase sob orientação única (5’ – 3’), ou seja, a direção da transcrição é orientada pela região promotora. 
Após o reconhecimento com o promotor e a fixação, ocorre a abertura da dupla hélice e o desespiralamento de uma pequena região para que as bases nitrogenadas sejam expostas em ambos os lados da fita. Uma das duas fitas servirá como molde para sintetizar o RNA. Os ribonucleotídeos são adicionados covalentemente a fita, sendo complementares às bases da fita do DNA. 
As enzimas que atuam na transcrição, são chamadas de RNA polimerase. A RNA polimerase se move sobre a fita de DNA, abrindo e depois desespiralizando a hélice. Conforme percorre a fita, ela recolhe os ribonucleotídeos soltos e os une uns aos outros adicionando à cadeia de RNA, no sítio de polimerização, usando a fita de DNA como molde complementar. De acordo com que o RNA transcrito se move no DNA-molde, a RNA polimerase desloca o RNA recém-formado para fora da fita e faz com que a fita volte à sua conformação original. 
A extensão da cadeia continua até que a enzima encontre a região terminadora (ou sítio de parada), local onde a RNA polimerase se solta da dupla hélice, liberando o RNA recém-formado. 
Os RNA não-mensageiros atuam como componentes regulatórios, estruturais e enzimáticos, e desempenham um papel fundamental na tradução para formar proteínas. São eles os RNA ribossomal (RNAr), RNA transportador (RNAt), short nuclear RNA (snRNA),micro RNA (miRNA)e RNA de interferência (RNAi). 
	Tipos de rna
	função
	
rna mensageiro
	
Codificam proteínas
	
rna ribossomal
	
Formam o centro ribossomal (no citoplasma) e ajudam o RNAm na síntese de proteínas.
	rna micro
	Regulam a expressão gênica.
	
rna transportador
	Faz o reajuste no anticódon (aas) para se ligar no RNAm.
	short nuclear RNA
	Usados no splicing do mRNA.
A expressão gênica se refere ao processo no qual a informação codificada na sequência de DNA é traduzida em um produto e esse produto servirá para determinados “serviços” celulares. 
As células eucariontes possuem 3 tipos de RNA polimerase: RNA polimerase I, RNA polimerase II e RNA polimerase III. 
	Tipos de polimerase
	genes transcritos
	rna polimerase i
	A maioria dos genes de rRNAs.
	
rna polimerase ii
	Genes codificadores de proteínas, genes de miRNAs e genes para snRNAs. 
	
rna polimerase iii
	Gene de tRNAs.
Gene do rRNA.
Genes de diversos outros snRNAs.
A transcrição ocorre no núcleo, mas a síntese de proteínas ocorre nos ribossomos que se encontram no citoplasma. Antes que o RNAm possa ser traduzido, ele é transportado para fora do núcleo por pequenos poros. Antes que o RNAm saia do núcleo, é preciso que ele passe por várias etapas, chamadas de processamento.
Ocorrem 2 etapas: capeamento e poliadenilação (cauda poli-A).
1. O capeamento adiciona um grupo metil à extremidade 5’ (liga fosfato com fosfato) e mantém a fita estável. Possui o CH3 (metil), que impede a degradação do RNA. O fosfato também impede a degradação. 
2. A cauda poli-A (sequências de adenina) ajuda o RNA à se ligar no receptor na extremidade 3’ e deixa o RNA estável. As extremidades 3’ são clivadas por uma enzima que corta em uma sequência específica de nucleotídeos que são completadas por outra enzima que adiciona a cauda poli-A sobre a extremidade clivada. 
Acredita-se que ambas as etapas (1) facilitam o transporte do mRNA para o citoplasma; (2) aumentam a estabilidade da molécula; (3) facilitar a tradução, ao permitir uma intensificação do reconhecimento do mRNA pela maquinaria ribossômica. 
O RNA para sair do núcleo têm ajuda do receptor de exportação nuclear ligado à cauda poli-A, possibilitando a saída do RNAm do núcleo para o citoplasma.
Os genes de eucariotos não são contínuos. Os genes possuem regiões chamados de exons (sequência expressas) e regiões chamadas de íntrons (sequências não expressas). 
Quando a célula eucarionte transcreve o gene, ela transcreve tanto as regiões que são exons quanto as regiões que são íntrons. Quando o RNAm possui exons e íntrons, é chamado de RNA primário. Então, a célula faz splicing do RNA – a célula retira os locais que são íntrons e religa os exons. Ou seja, quem vai para a tradução são somente os exons. 
Tanto os íntrons quanto os exons são transcritos em RNA. Após o capeamento, tem início o processo de splicing do RNA, onde as sequências íntron são removidas do RNA recém-formado e as sequências éxon são unidas umas às outras. Finalmente, cada transcrito recebe uma cauda poli-A. 
O splicing é realizado por moléculas de RNA e não por proteínas. Essas moléculas são chamadas de snRNAs e estão agregadas a proteínas adicionais para formar as snRNPs (pequenas partículas ribonucleoproteicas nucleares). Esses snRNPs formam o centro do spliceossomo, que é um grande arranjo de RNA e de moléculas proteicas que realiza o splicing. 
*Qual vantagem de ter o gene com exons e íntrons? A vantagem é o splicing alternativo (ou processamento alternativo) do RNA. Na hora que ela retira os íntrons, ela pode religar o exons em sequências diferentes, isso dá a capacidade de produzir mais de 1 proteína, à partir de um mesmo gene. – isso explica porque temos 23 mil genes e produzimos mais de 100 mil proteínas: um gene pode produzir mais de uma proteína variando a sequência de exons que é montada. 
De vários RNAm produzidos, apenas o RNA madura é útil para a célula. 
Como a célula distingue entre as moléculas relativamente raras de RNAm madura que ela necessita manter e a enorme quantidade de fragmentos gerados pelo processamento de RNA? A resposta é que o transporte do RNAm do núcleo para o citoplasma é altamente seletivo, apenas RNAs adequadamente processados podem ser transportados. 
É mediado pelo complexo do poro nuclear, que reconhece e transporta esses RNAs. Atuam como ‘portões’ que controlam a passagem de macromoléculas pelo núcleo. 
Processamento do RNA ribossomal
O ribossomo é produzido no núcleo pelo RNAr. Proteínas do citoplasma entram no núcleo e se associam aos RNAr, formando 2 subprodutos (RNA+proteínas). A formação do subproduto ocorre no nucléolo. Esse RNAr é clivado por ribozimas, degradado e seus fragmentos são associados à proteínas citoplasmáticas, da onde saem 2 subprodutos e formam o ribossomo. 
Processamento do RNA transportador
Faz o reajuste no anticódon (3 nucleotídeos) para ligar no RNAm. Possui sequências de nucleotídeos complementares que se ligam – “dobram”. 
O RNAt possui uma extremidade com a sequência ACC, onde o aminoácido se liga, e outra extremidade com uma sequência de três bases nitrogenadas, chamada anticódon, responsável por reconhecer o códon no RNAm e transportá-lo à proteína que será formada. 
Tradução
Conversão da informação contidano RNA para proteína. 
Cada grupo de 3 nucleotídeos é chamado de códon. Cada códon especifica um aas. O códon não reconhecem os aas, sendo preciso ter moléculas adaptadoras (RNAt) que ajudam no reconhecimento dos códons com os aas e o seu ligamento. 
O RNAt sofre dobramentos em sua molécula, formando uma “folha de trevo”. Suas bases estão ligadas por ligações de hidrogênio. 
O anticódon é um conjunto de 3 nucleotídeos que sofre o pareamento com o códon sobre a molécula de RNAm. 
A região da extremidade 3’ é o sítio onde o aas que é codificado pelo códon se liga ao RNAt.
Os RNAt ligam os anticódons nos códons que estão no RNAm e o ribossomo é o local aonde ocorre esse processo.
A subunidade pequena pareia os RNAt aos códons do RNAm e a subunidade grande catalisa a formação das ligações peptídicas que unem os aminoácidos uns aos outros, formando a cadeia polipeptídica. 
O aas precisa se ligar na extremidade 3’ do RNAt para que ele possa se ligar ao códon. 
O reconhecimento e ligação do aas correto é feito através das enzimas chamadas aminoacil- tRNA sintetases que acopla covalentemente cada aas ao RNAt. As sintases são importantes pois é a ação combinada de sintetases e tRNAs que permite que cada códon presente sobre a molécula de mRNA promova a associação do aminoácido adequado. 
Um ribossomo possui 1 sítio de ligação para o RNAm e 3 sítios de ligação para o RNAt, denominados sítios A, P e E. No sítio A, o RNAt carrega os aas para se ligar à cadeia polipeptídica, que está localizada no sítio P (os códons determinam qual aas se ligará à cadeia). Logo após, o ribossomo se movimenta e o RNAt é posicionado no sítio E. Esse ciclo é repetido toda vez que um aas precisa se ligar à cadeia polipeptídica. 
A etapa de iniciação é o momento em que o RNAm vai ser traduzido ou não e, também, determina qual proteína será sintetizada. 
A tradução tem inicio no códon AUG. É preciso um RNAt iniciador para iniciar a tradução. Esse RNAt iniciador sempre carrega o aas metionina – todas as proteínas recém-formadas possuem em sua extremidade N-terminal. Essa metionina é removida por uma protease logo após. 
O RNAt iniciador está acoplado à metionina é posicionado à subunidade pequena ribossomal junto com os fatores de iniciação da tradução (proteínas). Apenas o RNAt iniciador consegue se ligar fortemente ao sítio P de uma subunidade pequena ribossomal. À seguir, essa subunidade se liga à extremidade 5’ do RNAm e se move (direção 5’ – 3’) à procura do códon AUG. Quando encontra, a subunidade pequena ribossomal se associa a subunidade grande ribossomal, formando o ribossomo completo. Com isso, a síntese proteica está pronta para iniciar a adição do próximo RNAt acoplado ao seu aas no sítio A.
Etapa de alongamento: Um 2º tRNA leva um aminoácido específico de acordo com o códon. Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido recém-chegado e a metionina. A enzima Peptidil-Aminoacil-Transferase catalisa a ligação entre os aminoácidos trazidos pelo tRNA. O ribossomo avança três bases ao longo do mRNA no sentido 5' → 3', repetindo-se sempre o mesmo processo. Os tRNA que já se ligaram inicialmente, desprendem-se do mRNA sucessivamente.
Etapa de finalização: o fim da mensagem codificadora é sinalizado pelos códons de finalização. Esses códons (UAA, UAG e UGA) não são reconhecidos pelos RNAt e sinalizam para os ribossomos o término da tradução. Os fatores de liberação (proteínas) se ligam a um códon que chegue ao sítio A do ribossomo, alterando a atividade da peptidil-tRNA – ou seja, em vez de adicionar um aas, ela adiciona uma molécula de água e termina o alongamento. O último tRNA abandona o ribossomo, o RNAm é liberado no citoplasma, dissociado do ribossomo, as subunidades do ribossomo separam-se, podendo ser recicladas e por fim, o peptídeo é libertado.
OBS: Após a tradução, as proteínas podem sofrer modificações (modificações pós-traducionais) que irão compor suas estruturas terciárias e quaternárias. As proteínas que efetuam esses dobramentos são chamadas chaperonas.