Transcrição e Tradução

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Luíza Soares 19.2-2º Semestre 
TRANSCRIÇÃO 
Motivos para produzir RNA: produção de proteínas; 
*Nem todas as células vão produzir as mesmas proteínas, a produção de proteínas depende de ativação gênica e 
essa ativação está relacionada com a função da célula. Tem relação também com o tempo de vida que a célula está, 
com o tipo de célula que ela é. 
A diferença, quimicamente, entre o DNA e o RNA é a presença de uracila ao invés da timina; o açúcar é diferente (em 
vez de dexosirribose é a ribose); 
O DNA é transcrito pela RNA polimerase, é a enzima catalisadora. Ela vai sintetizar ligações do tipo fosfodiester, que 
são as ligações entre o açúcar, e o fosfato. Os substratos dessas reações de polimerização são nucleotídeos (ATP, 
CTP, GTP e UTP). As polimerases possuem um mecanismo de correção, atividade exonuclease 3’->5’. 
Na replicação, ocorre no DNA todo. Na transcrição, acontece apenas aquele gene que é necessário 
 naquele momento para a célula. O DNA é aberto em uma região específica. Nessa região aberta, é formada a bolha 
de transcrição. 
A polimerase vai produzir o novo RNAm, utilizando como molde 
uma das fitas de DNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OS SINAIS CODIFICADOS NO DNA INDICAM À RNA-POLIMERASE ONDE INICIAR E ONDE TERMINAR 
Há uma diferença no início do processo de transcrição entre eucariotos e procariotos. 
-A RNA-polimerase bacteriana é um complexo de múltiplas subunidades; 
-A subunidade chamada fator sigma indica onde iniciar a transcrição, pois reconhece o promotor (região que 
antecede o gene); 
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-O sinal de terminação consiste em uma sequência de nucleotídeos A-T, precedida por uma sequência de DNA 
duplamente simétrica, a qual, quando transcrita dobra-se em uma estrutura em “grampo de cabelo” 
Esse RNAm, por não haver compartimentalização do núcleo, vai ser ligado a ribossomos e vai ter um processo de 
tradução ocorrendo simultaneamente. 
*O processo de transcrição se assemelha a um processo de replicação porque em determinado momento se forma 
uma estrutura híbrida. 
 
A INICIAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS NECESSITA DE VÁRIAS PROTEÍNAS 
Os eucariotos possuem 3 RNA-polimerases: RNA-polimerase I, RNA-polimerase II e RNA-polimerase III. 
TIPO DE POLIMERASE Genes transcritos 
RNA-polimerase I Genes do rRNA 5,8S, 18S e 28S. 
RNA-polimerase II Todos os genes que codificam proteínas, além de genes 
que codificam snoRNA, miRNA, siRNA e a maioria dos 
genes de snRNA. 
RNA-polimerase III Genes de tRNA, rRNA 5S, alguns snRNA e genes de 
outros pequenos RNAs. 
 
• As RNA-polimerases eucarióticas necessitam de diversas proteínas adicionais, coletivamente denominadas 
fatores gerais de transcrição; 
• Ajudam a posicionar corretamente a RNA-polimerase no promotor e auxiliam na separação das duas fitas de 
DNA; 
• São necessários em praticamente todos os promotores que utilizam a RNA-polimerase II; 
• São designados TFII (fator de transcrição para a polimerase II) e recebem nomes arbitrários de TFIIB, TFIID 
etc; 
*Os fatores de transcrição trabalham com a RNA-polimerase II. 
*TFIID é uma enzima complexa formada por algumas subunidades, uma delas é a proteína que reconhece a região 
promotora do TATA box, que é o TBP. Existem outras proteínas que atuam como fatores de transcrição, que ajudam 
no reconhecimento, estabilização da RNA-polimerase na estrutura do DNA, ajudam a enzima se acoplar melhor na 
região gênica. 
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No DNA, tem o início do gene. Antes do início do gene, tem o TATA box, que 
é a região promotora do gene, onde todos os fatores de transcrição, inclusive 
a RNA-polimerase, se encontram para iniciar o processo de formação do 
RNA-mensageiro. Por que eles não se encontram no início da transcrição, na 
região ATG? Porque normalmente esse processo envolve um complexo 
proteico muito grande e o que acontece é que se eles tentarem se encontrar 
no inicio do gene, um pode estar mais na frente do outro, e aí a transcrição 
podia começar em um local que não deveria começar, perdendo parte da 
informação. É a mesma coisa de ir em um show com seus amigos, vocês 
marcam de se encontrarem na entrada do show para não se perderem. 
O TFIID tem a subunidade TBP, que se liga no TATA box, e essa ligação 
recruta outros fatores de transcrição, incluindo a RNA-polimerase. Todos vão 
se encontrar na região antes do inicio da transcrição, ajudando a polimerase 
a se ligar ao DNA, fazendo com que ela estabilize sua ligação com essa 
molécula informacional, e depois permitindo a liberação dela da região 
promotora e o deslizamento dela para fazer a transcrição a partir da leitura 
do DNA, produzindo um novo RNA, o RNA-m primário. 
A RNA-polimerase sofre uma fosforilação na cauda CTD, no resíduo de serina, 
e quem faz isso é a TSIIH. A interação da polimerase com o DNA vai ocorrer a 
partir dos fatores de transcrição, e quando isso acontece, vai haver a 
atividade helicase do TSIIH, quebrando as pontes de hidrogênio e tirando o 
formato em espiral das fitas. A fosforilação da RNA-polimerase resulta em 
sua ativação e faz com que ela produza o RNA-m a partir da informação 
contida no DNA. 
 
 
1. Reconhecimento de TATA-box pelo TFIID; 
2. Distorção no DNA por meio da ligação de TFIID e ligação de TFIIB que 
permite o perfeito posicionamento da RNA pol II no sítio de transcrição; 
3. Associação de TFIIF estabiliza a interação da RNA-polimerase II com 
TBP e TFIIB e atrai TFIIE e TFIIH; 
4. TFIIE atrai e regula TFIIH; 
5. TFIIH usa ATP para separar a dupla-hélice e fosforila a RNA-pol II, que se separa dos TFII e iniciação a fase de 
extensão. 
 
*Parte do nosso material genético codifica para proteína e parte não codifica. 97% do nosso DNA não é codificante. 
Os outros 3% codifica. Essa parte não codificante foi apelidada de “DNA lixo”, porém nos dias de hoje muito se sabe 
sobre suas funções. Proteger informações é uma função importante. Os íntrons representam a maior parte do nosso 
material genético e são importantes para a regulação da nossa expressão gênica. Regular é aumentar ou diminuir a 
expressão. Não é o DNA por si só que vai regular a expressão de outra região de DNA. O DNA serve como ponto de 
referência para que proteínas ativadoras se liguem a ele, e a partir dessa ligação ela seja capaz de estimular o 
complexo transcricional na sua montagem. Então existem regiões chamadas de estimuladoras, que não codificam 
nenhuma proteína, mas podem servir de ligação para determinadas proteínas que atuam na intensificação da 
expressão gênica de determinados genes do nosso material genético. 
As modificações nas extremidades permitem que a célula verifique se ambas as extremidades de uma molécula de 
mRNA estão presentes. 
*No eucarioto a transcrição ocorre no núcleo e no procarioto no citoplasma. 
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A EXTENSÃO DA TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS ESTÁ FORTEMENTE ASSOCIADA AO PROCESSAMENTO DE 
RNA 
• A maquinaria de splicing do RNA é composta por 5 moléculas de RNA e cerca de 200 proteínas; 
• Cada evento de splicing remove um íntron por meio de duas reações sequenciais de transferência de fosforil, 
conhecidas como transesterificações, as quais unem dois éxons, enquanto removem um íntron sob a forma 
de um “laço”. 
O splicing é a retirada dos íntrons e a junção dos éxons. Os éxons vão se unir a partir de formação de novas ligações 
fosfodiester (ligação entre o fosfato e o açúcar do nucleotídeo adjacente). 
 
O SPLICING DO RNA É REALIZADO PELO SPLICEOSSOMO 
• As etapas-chave do splicing do RNA são realizadas por moléculas de RNA e não proteínas; 
• Pequenas moléculas especializadas de RNA (snRNAs- pequenos RNAs nucleares) reconhecem as sequencias 
nucleotídicas que especificam onde o splicing deve ocorrer e participam da química do splicing (U1, U2, U4, 
U5 e U6); 
• Cada uma snRNA é complexado com pelo menos 7 subunidades proteicas para formar uma snRNP; 
• AssnRNPs formam o cerne do spliceossomo. 
O spliceossomo é um grande complexo enzimático. Existem diversas enzimas atuando nas duas superfícies de 
contato entre o íntron e o éxon. Os eventos iniciais do splicing são concomitantes com a transcrição. 
 
SPLICING ALTERNATIVO: O splicing sempre vai acontecer, já o splicing alternativo pode acontecer ou não e vai 
acontecer de maneira diferente a depender do tipo de célula. Ex: miosina é uma proteína que vamos encontrar em 
diferentes formas em diferentes células. Um mesmo gene da miosina pode formar tipos diferentes, usando 
combinações de éxons diferentes. Na célula muscular lisa, a miosina é diferente da encontrada nos músculos 
esqueléticos. Você varia a organização dos éxons para produzir, a partir do mesmo gene, proteínas diferentes. 
 
AS ENZIMAS DE PROCESSAMENTO DO RNA GERAM A EXTREMIDADE 3” DOS mRNAs DE EUCARIOTOS 
Os RNAs, conforme vão sendo elongados, o DNA sendo transcrito em RNA, eles podem e, na maioria das vezes, eles 
sofrem um processamento (RNA primário se transformando em RNA maduro). Por exemplo, o processamento para o 
RNA mensageiro ocorre da seguinte forma: ele é produzido e na região 5’ é adicionado um nucleotídeo modificado 
chamado CAP, que ajuda a proteger o RNA mensageiro e se liga a um complexo de proteínas de ligação do RNAm ao 
ribossomo para indicar o início da tradução, ou seja, da síntese de proteínas. Já na extremidade 3’, ou seja, no final 
da transcrição, será adicionada uma cauda de nucleotídeos contendo adenina, ou seja, uma cauda de poli A 
(poliadenilação), contendo cerca de 200 adeninas. Essa cauda serve para proteção da informação genética, pois 
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quando o RNA sai do núcleo para o citoplasma, há risco de degradação por enzimas de ácidos nucléicos. A presença 
de CAP na extremidade 5’ e de poli A na 3’ é característico do RNAm. 
OS mRNA maduros são seletivamente exportados do núcleo. 
*Se o RNA não tiver sofrido splicing, se ele não tiver sofrido adição de CAP poli-A, ele não vai ser selecionado para 
passar pelo complexo de poros da carioteca, e não vai ser exportado do núcleo para o citosol. 
 
SÍNTESE PROTÉICA 
• As principais estruturas envolvidas na síntese proteica são: mRNA, tRNAs aminoacilados e ribossomos 
contendo rRNAs; 
• O processo de tradução pode ser dividido em 3 estágios: iniciação, alongamento e terminação; 
• Metionil-tRNA reconhece o códon inicial AUG; 
• O códon AUG para metionina funciona como códon inicial na grande maioria dos mRNAs; 
• Procariotos e eucariotos contêm 2 diferentes metioninas tRNAs: tRNAiMet pode iniciar a síntese proteica, 
enquanto tRNAMet (é acoplada no meio da proteína que está sendo formada) somente pode incorporar 
metionina em uma cadeia proteica crescente; 
• A mesma aminoacil-tRNA sintetase (MetRS) adiciona ambos tRNAs com metionina, mas somente Met-
tRNAiMet pode ligar-se ao sítio apropriado na subunidade ribossomal pequena, o sítio P para iniciar a síntese 
de uma cadeia polipeptídica; 
• O aminoacil-tRNAMete todos os outros tRNAS carregados são capazes de ligar-se somente ao outro sítio 
ribossomal, sítio A; 
• O código genético é degenerado, pois mais de uma trinca de bases pode codificar o mesmo aminoácido: EX. 
glicina (GLY) é codificada por GGG, GGC, GGA e GGU. 
 
O início da tradução ocorre no códon AUG mais próximo da região 5’ de uma molécula de mRNA; 
No primeiro estágio da tradução ocorre a montagem do ribossomo complexado com uma molécula de mRNA e um 
tRNA iniciador ativado corretamente posicionado no códon de início; 
As subunidades ribossomais grande e pequena são mantidas separadas devido à ligação de 2 fatores de iniciação, 
chamados elF3 e elF6, eu eucariotos; 
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O complexo de pré-iniciação da tradução é formado quando o complexo 
subunidade 40S-elF3 liga-se por meio de elF1A a um complexo ternário 
(aminoacil-tRNAiMe , elF2 e GTP); 
As células podem regular a síntese de proteínas por meio da fosforilação de um 
resíduo de serina no elF2 ligado ao GDP; 
O complexo fosforilado é incapaz de trocar o GDP por GTP e não pode ligar ao 
aminoacil-tRNAiMet, inibindo, assim, a síntese protéica; 
Para a iniciação da tradução, o complexo mRNA-elF4 associa-se com o complexo 
de pré-iniciação, formando, então o complexo de iniciação; 
O complexo de iniciação desliza ao longo do mRNA devido À atividade helicase 
do elF4A, que usa a energia da hidrólise do ATP para desenrolar a estrutura 
secundária do RNA; 
O reconhecimento do códon de início conduz à hidrólise do GTP associado ao 
elF2; 
A seleção do códon AUG de iniciação é facilitada por nucleotídeos específicos 
chamados de sequência de kozak (Marily Kozak): (5) ACCAUGG (3); 
Uma vez que a subunidade ribossomal pequena com seu aminoacil-tRNAiMet 
ligado esteja corretamente posicionada no códon de iniciação, a união com a 
subunidade ribossomal grande (60S) completa a formação do ribossomo 80S; 
A formação do ribossomo 80S requer a ação de um outro fator (elF5) e a 
hidrólise de um GTP associado a ele. Isso permite com que as subunidades 
ribossomais não se dissociem até que a molécula de mRNA inteira seja 
traduzida e a síntese proteica seja terminada; 
Quando ocorre o correto posicionamento do complexo ribossomo 80S- Met-
tRNAiMet, pode ser dado início a tradução do mRNA; 
Durante a etapa de alongamento, a cadeia polipeptídica permanece ligada ao 
tRNA no sítio P do ribossomo; 
Assim como no caso da iniciação, fatores de alongamento (EFs-EFtu e EFg em 
procariotos e EF1 e EF2 em eucariotos) são necessários para o alongamento das 
cadeias polipeptídicas; 
Os passos-chaves do processo de alongamento são a entrada de aminoacil-
tRNAs sucessivos, formação de pontes peptídicas e o movimento (translocação) 
do ribossmo um códon a frente nomRNA; 
O passo de translocação ao longo do mRNA é promovido pela hidrólise do GTP; 
O estágio final da tradução, assim como a iniciação e alongamento, requer 
sinais moleculares altamente específicos que decidem o destino do completo 
mRNA-ribossomo-peptidil-tRNA; 
Em eucariotos, sabe-se que fatores de liberação atuam no final da tradução; 
O fator Erf1, cujo formato é similar ao de tRNAs, aparentemente age por meio 
da ligação ao sítio ribossomal A e reconhecimento do códon de parada; 
O fator de liberação eRF3, que é uma proteína que se liga a GTP, age 
conjuntamente com eRF1 para promover a clivagem do peptidil-tRNA, 
liberando, assim a cadeia polipeptídica; 
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A proteína recém-sintetizada enovela-se na sua conformação tridimensional nativa por meio da ajuda de 
chaperonas; 
Fatores de liberação adicionais promovem a dissociação dos ribossomos, liberação das subunidades, do mRNA e do 
tRNA terminal.