Transcrição e Processamento de
RNA
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
- Processo para
síntese de todos
os RNAs da
célula
Replicação
Transcrição
Transcrição Reversa
Replicação de RNA
Tradução
Proteína
- Reflete o
estado fisiológico
da célula
- O conjunto de
genes expressos
em uma dada
situação é
variável
- Processo
catalisado pelas
RNAs
polimerases
Principais Tipos de RNA
RNA mensageiro (mRNA): contém a informação
genética para a sequência de aminoácidos das
proteínas
RNA transportador (tRNA): identifica e
transporta os aminoácidos até o ribossomo
RNA ribossômico (rRNA): constituinte dos
ribossomos
tRNA
-Estrutura secundária
com grampos e alças
formando um trevo
-Alto número de
bases modificadas
depois da sua
transcrição
Bases modificadas nos tRNAs
Processamento do precursor do tRNA
Modificação
das bases
Processamento
tRNA maduro
Ribossomo bacteriano
70S (2,7 x 106)
rRNAs:
Ribossomo Eucariótico
80S (4,6 x 106)
Processamento do precursor do rRNA
RNA precursor
30S
Metilação das
bases
Clivagem
RNAs maduros
Exemplos de rRNAs:
- Estrutura secundária
com grampos e alças
- Bases metiladas
E.coli:
Transcrição
DNA fita codificadora
DNA fita molde
RNA transcrito
Síntese de RNA: formação
da ligação fosfodiester
envolve o ataque nucleofílico
do 3’ OH da cadeia
crescente no fosfato do
carbono 5´do
ribonucleosídeo trifosfatado
que será incorporado
A RNA polimerase não
requer um iniciador
(primer) para iniciar a
síntese do RNA
Bolha de transcrição
RNA
polimerase
Fita molde
Direção da transcrição
Direção da transcrição
RNA polimerase de E.coli
RNA polimerase de
E.coli
As RNA polimerases
não tem mecanismo
de correção de erro
(taxa de erro 10-5)
Ligação ao
promotor
Centro
catalítico
Reconhecimento
específico do
promotor
Promotores de genes bacterianos
Região -35
Região -10
Posição +1
Reconhecimento e
Ligação ao promotor
Início da Transcrição
Deslocamento da
subunidade sigma
Marcação do DNA com 32P
Footprinting
de DNA
Tratamento
com DNAse
Regiões ligadas a
RNA polimerase
Separar os fragmentos em uma
eletroforese em gel de
poliacrilamida. Visualizar
fragmentos após exposição a
filme de Raio-X
Substituição do fator sigma controla a iniciação: Os
distintos fatores sigma reconhecem promotores
diferentes
Bolha de transcrição
RNA
polimerase
Fita molde
Direção da transcrição
5´
3´
Terminação da transcrição
através da formação do
grampo de terminação
Terminação da transcrição
dependente da proteína Rho
Rho (46kDa, ativa como hexâmero)
move-se ao longo do RNA
acompanhando a RNA polimerase
Com a pausa da RNA polimerase na
sequência de terminação, Rho alcança a
enzima
Rho desenrola o híbrido RNA-DNA
Sequência de Terminação
dependente de Rho: rica em C
A RNA polimerase bacteriana é inibida por
rifamicina (liga a subunidade beta)
A subunidade beta da
RNA pol contem 5
sítios de ligação para
rifamicina
O antibiótico previne
o início da síntese da
cadeia de RNA,
imediatamente após a
formação da primeira
ligação fosfodiester
Actnomicina D
Acridina
Agentes intercalantes
inibem tanto a
transcrição com a
replicação, em
procariotos e
eucariotos
0 gene geralmente é maior do que a sequência codificadora para a proteína
5´UTR
3´UTR
Proteína
UTR: Região não traduzida (Untranslated region)
0 mRNA bacteriano pode ser policistrônico (poligênico)
5´UTR
Distância intergênica
(-1 a 40 bases)
Gene A
início
3´UTR
Gene B
fim
início
fim
Núcleo
Transcrição
Processamento
Transporte
Tradução
Citoplasma
Etapas envolvidas
na expressão de
genes em
eucariotos
RNA polimerases de eucariotos
RNA pol I
Nucleólo
rRNA
Várias subunidades
RNA pol II
Nucleoplasma hnRNA
Várias subunidades
(transcrito
primário)
snRNA
RNA pol III
Nucleoplasma rRNA 5S
tRNAs
Várias subunidades
RNA pol
Mitocondrial
Mitocondria
01 subunidade
RNA pol de
Cloroplastos
Cloroplasto
Similar as
bacterianas
Requerem proteínas auxiliares: fatores de transcrição
A RNA polimerase II é inibida especificamente
por -amanitina
Isolado do cogumelo
Amanita phalloides
Altamente tóxico
Bloqueia a etapa de
elongação
Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II
Enhancer
Promotor
Gene
Estrutura de Promotores da RNA Pol II
Promotores de genes transcritos pela RNApol II
Tata Binding Protein
Complexo TFIID
Promotores de genes
transcritos pela
RNApol III e I:
A TBP também é
componente dos
complexos de iniciação
de transcrição destes
promotores
Domínios dos Fatores de Transcrição
Domínio de Ativação
Domínio conector
Domínio de ligação ao DNA
Proteínas necessárias para transcrição a partir de promotores
reconhecidos pela RNA Pol II
Eucariotos
Procariotos
Splicing
Adição do 5´CAP
(modificação da extremidade 5´do hnRNA)
Transcrição e
adição do 5´cap
(hnRNA)
Clivagem,
poliadenilação e
splicing
Etapas para geração do
transcrito maduro
Poliadenilação:
Adição da cauda poli (A) na
extremidade 3´do hnRNA
(transcrito primário): ~200
Adeninas
Sequencia sinal para
poliadenilação
Splicing: remoção dos introns
Genes eucarióticos são em geral
interrompidos por introns
(hnRNA)
Mamíferos tem maior número de
exons/gene número de
Tamanho de introns em
vertebrados é variado
Exons que codificam para proteínas
são usualmente pequenos
AGGUAAGU-----Pyr---A--NCAGG
Remoção de introns pelo
“spliceossomo”:
associação de
ribonucleoproteínas
pequenas (snRNPs)
formando um complexo de
3x103 kDa
Auto-splicing:introns do grupo I
Auto-splicing:
introns do grupo I
Auto-splicing:
introns do grupo II