TRANSCRIÇÃO

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O dogma central sintetiza o paradigma da
biologia molecular: os genes se perpetuam
como ácidos nucleicos, mas se expressam na
forma de proteínas, cuja sequência de
aminoácidos é determinada pela sequência de
bases do RNA, o qual é transcrito a partir de
uma das fitas da molécula de DNA.
Genes são perpetuados como sequências de
ácido nucleico e se expressam na forma de
síntese de proteínas.
É a produção de uma molécula de RNA a
partir de um molde de DNA. O RNA produzido
pode ser o RNA mensageiro ou outros RNAs
funcionais (ribossomal, transportador,
microRNAs…).
O processo de transcrição tem início quando a
polimerase do RNA liga-se a uma sequência
especial de DNA, denominada promotor,
localizada no início de um gene. Nessa
sequência de bases existe uma região
especial, denominada sítio de iniciação, que
contém a primeira base do DNA a ser
transcrita em RNA (chamada de +1).
A partir desse ponto, a polimerase do RNA
move-se ao longo do molde, sintetizando
RNA, até alcançar uma sequência de
terminalização da transcrição.
É realizada pela enzima RNA polimerase.
➔ Molde é a cadeia de DNA 3’ - 5’
➔ Nucleotídeos são incorporados 1 a 1
➔ Abertura da fita de DNA em cerca de
10 nucleotídeos
➔ Formação da bolha de transcrição
➔ Adição de ribonucleosídeos trifosfato
(ATP, UTP, CTP e GTP)
transcrição é o primeiro estágio da expansão
gênica
ativação da transcrição é diferente em cada
gene
Transformação de informação do DNA para o
RNA
➔ Ocorre em todas as células.
➔ Procarióticas e Eucarióticas.
➔ Importante para a síntese de
proteínas.
➔ Sem a transcrição do DNA para o RNA,
não ocorre síntese de proteínas;
➔ Cada gene pode ser traduzido em
diferentes quantidades
➔ Uma célula pode regular a expressão
de cada um dos seus genes conforme
necessidade
Etapas:
● Reconhecimento do ponto de início
pela enzima RNA polimerase.
● Abertura e desenrolamento de um
trecho de DNA para expor as bases.
● Somente uma das fitas da dupla
hélice funciona como molde para
síntese do RNA.
● O RNA produzido pela transcrição
possui uma sequência complementar
à fita molde de DNA.
● Após a síntese a cadeia de RNA é
deslocada e a dupla fita de DNA
repareia.
● O RNA será posteriormente
processado
O processo de transcrição começa com a
abertura e desenrolamento de um trecho de
DNA para expor as bases de ambas as fitas do
DNA. Uma das fitas da dupla hélice funciona
como molde para síntese de uma molécula de
RNA.
O RNA produzido pela transcrição – o
transcrito – possui uma sequência exatamente
complementar à fita molde de DNA.
Imediatamente após a síntese a cadeia de
RNA é deslocada e a dupla fita de DNA se
reassocia.
O RNA será posteriormente processado.
A síntese de um determinado mRNA ocorre
quando o gene respectivo (ou seja, suas
sequências reguladoras e o promotor) é
ativado por proteínas específicas,
denominadas fatores de transcrição.
Fatores de transcrição gerais ou
constitutivos: se ligam ao promotor gênico e
a RNA polimerase e, permitem que o processo
de transcrição se inicie.
Fatores de transcrição específicos ou
facultativos: se ligam ao regulador gênico e
interagem com os fatores de transcrição gerais
Quando ocorre a ligação entre os fatores de
transcrição específicos e os gerais: ocorre a
ativação da RNA polimerase e o início da
transcrição.
Regulador gênico / Fatores de transcrição
específicos
Controlam quando o gene será transcrito e,
quantas vezes
● Para iniciar a transcrição a RNA
polimerase II necessita da ajuda de de
proteínas chamadas de fatores gerais
de transcrição (TF) (II - Polimerase II)
● A iniciação da transcrição eucariótica
precisa lidar com o DNA empacotado
em nucleossomo (com proteína
histona)
na transcrição o cromossomo esta em
eucromatina
● Para que ocorra o início da transcrição
em eucariotos, os fatores de
transcrição gerais se ligam a uma
sequência na região promotora rica
em A e T (TATA box)
FATORES DE TRANSCRIÇÃO (GTF): Auxiliam o
posicionamento da RNA polimerase na região
promotora! Participam do processo de
controle na expressão gênica;
● TFIID: Se liga na região promotora e
permite o acoplamento de TFIIB e dos
demais fatores (TFIIA, TFIIE, TFIIH e
TFIIF): Complexo de iniciação da
transcrição;
● A ligação destes fatores permite a
ligação da RNA polimerase II na
região promotora, suas moleculas
recem sintetizadas é o transcrito
primario
● TFIIH: Por adição de fosfato, fosforila
a RNA polimerase II, liberando-a dos
fatores de transcrição e permitindo o
início da transcrição.
● RNA pol separa as fitas no ponto de
início da transcrição usando hidrólise
do ATP.
● A síntese de RNAm em eucariontes
ocorre no núcleo, codifica para
apenas uma cadeia polipeptidica, é
monocistronico
“Enhancers” são sequências intensificadoras
nos eucariotos.
Quando proteínas reguladoras (ativadoras)
estão ligadas nestas sequências adicionais,
aumentam a transcrição dos promotores.
Se ligam a proteínas ativadoras de cromatina,
alterando a estrutura 3D do DNA e ajudando a
atrair a RNA polimerase II
Enhancers” - Regulador
-Aumentam a taxa de transcrição do gene
- O loop de DNA é resultado da interação
entre as proteínas ligadas ao enhancer e as
ligadas no promotor
● SII (TFIIS) e SIII (elongina): fatores de
elongamento
● A fosforilação do domínio
carboxiterminal resulta na troca dos
fatores de início pelos fatores
necessários ao alongamento e ao
processamento do RNA.
● Incorporação de cerca de 50nt por
segundo
● síntese de rna propriamente dito
● fatores de elongamento (auxilia e
modula a molécula para ser
processada) e RNA polimerase
chega na sequência final ou terminadora;
RNA polimerase deve reconhecer onde
começa e onde termina o processo de
transcrição
● TERMINADOR é uma sequência que
indica para a enzima ponto final da
síntese de RNA
O RNA nascente é quebrado na marcação para
a poliadenilação. Essa quebra leva à liberação
de uma RNAse (Xrn2 em humanos) que
degrada o RNA que continua sendo produzido
pela RNA pol. Quando a RNAse, mais rápida,
alcança a RNA pol, ela desestabiliza a ligação
da polimerase à fita molde de
DNA.
O enovelamento da cromatina influencia a
atividade gênica
Eucromatina: atividade gênica
Heterocromatina: Inatividade gênica
Fatores de transcrição gerais: ativam o
promotor do gene e também o desarmam dos
nucleossomos no setor inicial do segmento
codificador, possibilitando a separação das
duas cadeias do DNA, a fim de que a RNA
polimerase comece a transcrição.
Aparentemente, os fatores de transcrição
agem direta ou indiretamente sobre as
histonas H4, que se modificam e
desencadeiam a remoção das outras histonas,
iniciando pelas H2A e H2B.
À medida que avança pelo segmento
codificador do gene, a própria RNA polimerase
seria a responsável por desenrolar o DNA dos
nucleossomos, que se rearmam conforme a
enzima os deixa para trás.
O grau de enovelamento da cromatina é
regulado pela reunião ou pela remoção de
grupos acetila, grupos metila e grupos fosfato
nas “caudas” das histonas, as quais estão
expostas a estas alterações porque se
projetam para fora dos nucleossomos
- Acetilação de algumas lisinas da histonas H3
e H4 diminui o enovelamento da cromatina, o
que favorece o acesso dos fatores de
transcrição gerais ao promotor do gene,
promovendo a atividade genética. Por outro
lado, a desacetilação promove o
enovelamento da cromatina e pode chegar a
convertê-la em heterocromatina. Convém
dizer que a reunião e a remoção dos grupos
acetila são catalisadas, respectivamente, por
acetilases e desacetilases localizadas na matriz
nuclear.
- Metilação na lisina da histona H3 aumenta o
enovelamento da cromatina, enquanto a
desmetilação diminui.
- Fosforilação também aumenta o
enovelamento da cromatina e a
desfosforilação diminui
➔ molécula de ácido ribonucleico,
polímeros com quatro tipos de
nucleotídeos
➔ bases nitrogenadas: A-U C-G
➔ açúcar: ribose; possui um grupo
hidroxila (OH) adicional no carbono 2
➔ molécula de fita simples, não tem
correspondência quantitativaA-U e
G-C
➔ nucleotídeos ligados por ligações
fosfodiéster 3-5
➔ Em solução, o RNA pode se dobrar e
apresentar arquitetura tridimensional,
forma regiões de dupla hélice; esses
dobramentos são muito importantes
para a estrutura e função dos RNAs
transportadores e ribossômicos.
➔ RNA catalisa reações biológicas,
ribozima: RNA que funciona como
enzima
➔ disso, há classes de moléculas de RNA
que não são traduzidas
➔ RNA mensageiro (RNAm): contém
informação genética para síntese
proteica
➔ RNA funcionais: funções biológicas, de
transcrição mas nao codificam
◆ RNA ribossômico: síntese
proteica
◆ RNA transportador:
transporta aminoácidos do
citoplasma para o RNAm nos
ribossomos, processo de
tradução
◆ pequenos RNA nucleares:
regula expressão gênica,
degradam RNAm
◆ microRNA: auxilia a expressão
gênica
◆ RNA de interferência (siRNA)
◆ RNA longo não codificadores
(IneRNA): regulam a
expressão gênica e inibem a
atividade de elementos de
transposição
COMPOSIÇÃO GÊNICA:
Regulador (enhancer): região reguladora do
promotor, pode estar em outros lugares,
regula quando e quantas vezes o gene vai ser
transcrito
- Promotor: interação com a polimerase.
Antes da codificadora. No início da
transcrição, ocorre a ligação das
proteínas. Onde começa a sequência
gênica.
- Região Codificadora: dará origem ao
transcrito primário (RNA primária) RNA é
sintetizado
RNA polimerase: catalisam a síntese de RNA
tendo como molde uma fita de DNA; não
precisam de iniciador como o primer do DNA
polimerase
Os procariontes possuem um tipo de RNA
polimerase e eucariontes possuem três tipos.
A polimerase do RNA das bactérias
O núcleo enzimático da polimerase do RNA de
E. coli contém quatro tipos de subunidades,
alfa (α), beta (β),beta' (β') e ômega (ω), sendo
a subunidade alfa presente em duas cópias. A
enzima completa, ou seja, a holoenzima, pode
ser separada em dois componentes, um
núcleo enzimático (do inglês core),
responsável pela polimerização dos
ribonucleotídeos trifosfatados (que inclui as
cinco unidades descritas acima), e o fator
sigma (σ), necessário apenas para o
reconhecimento do local de início da
transcrição (sítio promotor).
A parte central (núcleo enzimático) da RNA
polimerase é capaz de iniciar a transcrição in
vitro em qualquer ponto de uma molécula de
DNA. Porém, nas células, ela só inicia a
transcrição no local correto, ou seja, nos
promotores, se o fator sigma estiver presente.
Quando uma cadeia de RNA alcança cerca de
8-10 bases, o fator sigma se desprende do
núcleo enzimático da polimerase, o qual
continua a síntese do RNA tendo o DNA como
molde
As polimerases do RNA dos eucariontes
Embora o mecanismo de transcrição nos
eucariontes seja basicamente o mesmo que
nos procariontes.
A maquinaria de síntese de RNA nas células
nucleadas é consideravelmente mais
complexa do que nas bactérias. Nos
eucariontes há três tipos de polimerase do
RNA, cada uma delas responsável pela
transcrição de um conjunto específico de
genes. Essas enzimas são estruturalmente
semelhantes entre si e são denominadas
polimerases I, II e III do RNA.
Todas elas são mais complexas que a
polimerase do RNA procariótica, sendo
formadas por no mínimo 12 subunidades,
sendo que algumas das subunidades são
comuns a todas elas.
A polimerase de RNA nos eucariontes
necessita de proteínas adicionais (fatores de
transcrição basais ou fatores gerais de
transcrição GTFs) que se ligam ao promotor e
possibilitam o posicionamento correto da
polimerase para iniciar a transcrição.
A polimerase II transcreve os genes cujos
RNAs serão traduzidos em proteínas (RNAm),
precursores de microRNA e lncRNA. As outras
duas polimerases transcrevem os genes
correspondentes a moléculas de RNA que têm
função estrutural ou catalítica, como as que
fazem parte da maquinaria de síntese de
proteínas (RNA funcionais). A polimerase I
sintetiza a molécula precursora de três dos
quatro tipos de RNAr (28S, 18S e 5,8S) e a
polimerase III sintetiza o RNAr 5S, os RNAt e
uma grande variedade de snRNA.
RNA polimerase: múltiplas cadeias de
polipeptídios
● Catalisam as ligações fosfodiéster que
ligam os nucleotídeos entre si para
formar uma cadeia linear de RNA.
● Move-se ao longo do DNA
desespiralizando a dupla hélice e
promovendo a síntese de uma nova
fita simples de RNA no sentido 5’-3’.
RNA polimerase, as quais catalisam as ligações
fosfodiéster que ligam os nucleotídeos entre si
para formar uma cadeia linear de RNA. A RNA
polimerase move-se ao longo do DNA
desespiralizando a dupla hélice e promovendo
a síntese de uma nova fita simples de RNA no
sentido 5’-3’. Os substratos para a síntese de
uma nova fita de RNA são os nucleotídeos (A,
C, U, G)
RNA polimerase utiliza ribonucleotídeos
trifosfato
RESULTADO DA TRANSCRIÇÃO
O transcrito de RNA é quase idêntico à fita de
DNA não molde. Contudo, as fitas de RNA têm
a uracila (U) em vez de timina (T), assim como
uma ribose
RNA polimerase, as quais catalisam as ligações
fosfodiéster que ligam os nucleotídeos entre si
para formar uma cadeia linear de RNA. A RNA
polimerase move-se ao longo do DNA
desespiralizando a dupla hélice e promovendo
a síntese de uma nova fita simples de RNA no
sentido 5’-3’. Os substratos para a síntese de
uma nova fita de RNA são os nucleotídeos (A,
C, U, G)
● O RNAm em eucariotos precisa de
processamentos para:
● Aumentar a estabilidade para ir para
deixar o núcleo e ir para o citoplasma
e remover as sequências não
codificantes (íntrons)
Desse modo, em um gene, a cadeia do DNA
que possui a mesma sequência de bases do
RNA, exceto por possuir T ao invés de U, é
denominada cadeia de código (coding strand).
A outra cadeia do DNA, que serviu de molde
para a síntese do RNA, é chamada cadeia
molde (template strand). Assim, a sequência
do RNA é a
Em (a), a representação esquemática da
organização do DNA na bolha de transcrição,
onde uma das cadeias (cadeia molde) serve de
molde para a transcrição da molécula de RNA.
Em (b), a representação do processo de
transcrição do DNA, à medida que a
polimerase se desloca sobre o DNA.
São apresentadas duas cadeias de DNA
complementares e ilustrados três genes. Para
cada gene, apenas uma das cadeias do DNA é
usada como molde para a transcrição, mas
essa cadeia pode variar entre genes. O sentido
da transcrição será sempre o mesmo para
qualquer gene e começa sempre na
extremidade 3`da cadeia molde (5 ́ do RNA
recém-transcrito) e termina na ponta 5`do
DNA molde (3` do RNA recém-transcrito).
Assim, a cadeia de RNA cresce sempre do
sentido 5 ́ para o 3. a) b) mesma da fita molde
do DNA (Fig. 6). É uma convenção que a
sequência nucleotídica dos genes publicada
em trabalhos científicos e depositada em
bancos de dados tenha a sequência
nucleotídica escrita como se apresenta na
cadeia de código.
splicing: retirada dos introns para que o RNA
saia do núcleo, os exons são unidos entre si, o
RNA vira uma cadeia curta, porem com area
codificante ininterrupta; isso faz com que o
pre-RNAm se torne um RNA maduro e
codificante para traduzir proteinas.
As enzimas snRNPs/snurps sao encarregadas
do funcionamento do splicing;
Muita dessa variação em tamanho no RNA
recém-sintetizado é devida à presença de
longas sequências de nucleotídeos,
denominadas íntrons, porque estão
intercalalados na sequência codificadora, a
qual será expressa, formando blocos
chamados éxons. Íntrons serão retirados do
transcrito primário em um processo
denominado splicing (recomposição).
Além disso, outras reações importantes como
a adição de uma extremidade 5 ́CAP e da
cauda de poli-A são fundamentais ao
funcionamento do RNAm maduro (Fig. 14).
Tem sido usado o termo processamento para
descrever o conjunto de modificações
co-transcricionais aos quais os transcritos
primários são submetidos (adição de 5’-CAP,
de cauda de Poli-A e splicing). Essas
modificações que ocorrem no RNA são
chamadas co-transcricionais, pois ocorrem
imediatamente e simultamente à transcriçãodo RNAm.
A cauda CTD da polimerase eucariótica tem
um papel central na coordenação dos eventos
de processamento. Essa cauda tem sequência
repetidas de sete aminoácidos que são sítios
de ligação para proteínas importantes para a
adição do CAP, para o splicing, clivagem e
poliadenilação do RNAm. O estado de
fosforilação de resíduos específicos da cauda
CTD determina qual reação vai ocorrer com o
RNAm a cada momento.
EXERCICIOS NEARPOD:
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