UBA VII – Genética Molecular Genética Molecular e Humana Teórica 3.
Genética Molecular Transcrição. Genética Molecular Dogma central da biologia molecular: a...
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Genética Molecular
Transcrição
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Genética Molecular
Dogma central da biologia molecular: a informação genética segue um fluxo unidirecional.
DNA RNA polipeptídeotranscrição tradução
replicação
transcrição reversa
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Transcrição
Transcrição: ato ou efeito de reproduzir por meio de cópia.
Processo a partir do qual a informação genética de certos segmentos de DNA (os genes) especifica a síntese de RNA.
Somente pequena parcela do DNA total das células é transcrito.
E deste, apenas uma pequena porção é traduzido (eucariotos):• Algumas unidades de transcrição expressam-se produzindo outras
moléculas de RNA que não especificam polipeptídeos.• O transcrito primário das unidades de transcrição que codificam
polipeptídeos está sujeito a eventos de processamento de RNA• Apenas uma parte do mRNA maduro é traduzida
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Transcrição
Genoma = DNA codificante + DNA não-codificante (“DNA lixo”)
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Transcrição
Genes: tradicionalmente é a unidade fundamental da hereditariedade.
Na genética moderna, é uma seqüência de nucleotídeos do DNA que pode ser transcrita em uma versão de RNA.
Também pode ser visto como um segmento de um cromossomo a que corresponde um código distinto, uma informação para produzir uma determinada proteína ou controlar uma característica.
Estrutura de um gene – inclui regiões que antecedem e que seguem a região codificadora, bem como sequências que não são traduzidas (íntrons) que se intercalam aos segmentos codificadores individuais (éxons), que são traduzidos.
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Transcrição
Procariotos
Eucariotos
Estrutura do gene
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Transcrição
Principio: complementaridade de bases.
Filamento de DNA transcrito – fita molde.
Filamento de DNA complementar – fita não-molde
mRNA possui igual seqüência que a fita não-molde (trocando T por U).
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Transcrição
Transcrição em Procariotos
Ocorre diretamente no citoplasma (procariotos não possuem núcleo).Um tipo de RNA polimerase.
InícioAlongamentoTérmino
RNA polimerase
Síntese 5’ -> 3’
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Transcrição em Procariotos
Início
• RNA polimerase (fator sigma) reconhece e se liga especificamente à região promotora (região -35 e -10). DNA ainda em dupla hélice – complexo fechado.
• DNA é aberto em fita simples na região próxima da iniciação da transcrição (região +1) – complexo aberto – formação da bolha de transcrição.
• A RNA polimerase transcreve o DNA, mas produz cerca de 10 transcritos abortivos, que não conseguem sair da enzima uma vez que o canal de saída está bloqueado pelo fator sigma.
• Eventualmente o fator sigma se dissocia da enzima, e a transcrição se procede.
NTP’s são substrato da enzima, e fornecem a energia a partir da quebra do trifosfato em monofosfato
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Transcrição em Procariotos
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Transcrição em Procariotos
Término
a. Direto / Intrínseco / Rô-independente: envolve seqüência de terminação (sequência palindrômica com ca. 40pb com região rica em GC seguido por repetições de A). Formação de alça em grampo – dissociação da RNA pol da fita molde.
b. Rô-dependente: usa um fator de término (rô) para parar a síntese num ponto específico. mRNA’s com sinais de término dependentes de rô não possuem seqüência palindrômica.– Rô (hexâmero) – ligação à região rut – separação do RNA da RNA pol
– Translocação de rô ao longo do mRNA.
Sequência palindrômica: Sequência de bases no sítio de reconhecimento, lida de 5´para 3´, é a mesma em ambos os filamentos (e.g., 5´-GAATTC-3´; 5´-CTTAAG-3´; 5´-AAGCTT-3´; 5´TTCGAA-3´).
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Trancrição
Transcrição em Eucariotos
Envolve mais fatores de transcrição que procariotos.
Transcrição ocorre no núcleo.
Três tipos de RNA polimerase:
I - trancreve o rRNA.II - trancreve o mRNA.III - transcreve o tRNA, snRNA e outros RNA’s pequenos.
Regulação: Dependende de fatores cis- e trans-atuantes.
Processamento do mRNA - Regulação pós-transcripcional.
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Transcrição em Eucariotos
Padrão de sequêncial de ligação dosFatores de transcrição.
1) TFIID se liga ao TATA box;
2) Ligação de TFIIA e TFIIB.
3) Complexo resultante se liga à RNA polimerase II, a qual já se ligou ao TFIIF.
4) Complexo de iniciação é completado com a adição de TFIIE, TFIIJ, e TFIIH.
5) Depois de um passo de ativação (fosforilação dependente de ATP) da RNA polimerase II, esta pode iniciar a transcrição no ponto de início (+1).
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Genética Molecular
Tipos de RNA: estrutura e função
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Tipos de RNA: estrutura e função
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Tipos de RNA: estrutura e função
Diferentes elementos estruturais na estrutura secundária do RNA.
A - hairpin loopB - stacking C - bulge loopD - interior loopE - multi loopF - exterior loop G - dangling nucleotide H - par que não G-C I - Coaxial stacking
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Tipos de RNA: estrutura e função
RNA’s informacionais
• mRNA – carrega informação genética pros ribossomos (expressão gênica).– Procariotos: transcrito prim’ario = mRNA– Eucariotos: transcrito prim’ario = pré-mRNA
RNA’s funcionais
• rRNA – constitui, junto com proteínas, os ribossomos.• tRNA – transporta aminoácidos para os ribossomos.• snRNA – junto com proteínas constituem as snRNP (recombinação)• Outros – snoRNA, siRNA, gRNA, scRNA, tmRNA
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Tipos de RNA: estrutura e função
Conteúdo de RNA de uma célula
RNA total
RNA codificante RNA não-codificante (ncRNA)
Pré-RNA codificante ou hnRNA
mRNAPré-rRNA
Pré-tRNArRNA
tRNA
snRNA
snoRNA
scRNA
tmRNA e outros tiposgRNA
srpRNA
96%~4%
RNAi
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Tipos de RNA: estrutura e função
mRNA (messenger RNA)
Molécula mensageira que converte a informação genética do DNA para o ribossomo.
Transcriptoma: todo o conteúdo de mRNA de um organismo.
mRNA em eucariotos – sintetizado como uma forma precursora, chamada pré-mRNA ou hnRNA (heterogeneous nuclear RNA).
Processamento do pré-mRNA.
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Tipos de RNA: estrutura e função
rRNA (ribosomal RNA)
Juntamente com as proteínas (+50), formam os ribossomos.Ribossomos: grandes complexos para a síntese protéica.
tamanho: grande, estimado pelo coeficiente de sedimentação (unidade S, Svedberg)Formado por 2 subunidades: maior e menor
Procariotos – 70S Subunidade maior – 50S 23S e 5SSubunidade menor – 30S 16S
Eucaritos – 80S Subunidade maior – 60S 28S, 5.8S e 5S
Subunidade menor – 40S 18S
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rRNA
Estrutura 3D das subunidades do ribossomo procarioto
30S 50S
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rRNA
genes rRNA nucleares
Repetição in tandem
Variação intragenômica
Evolução em concerto
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rRNA
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tRNA (transfer RNA)
20 ou mais tipos de pequenas moléculas de RNA atuando na tradução.
Cada tipo carrega um aminoácido específico para um sítio especificado por um códon de RNA.
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tRNA
Grupo 5’-fosfo terminal.Braço aceptor – tronco com 7
pb, que contém grupo CCA 3’- terminal – aminoacetilado
Alça D – tronco com 4 pb terminando numa alça que contém diidrouridina (DHU)
Alça do anticódon – tronco com 5 pb que contém o anticódon.
Alça TΨC– tronco com 5 pb contendo a sequência TΨC (onde Ψ é uma pseudouridina)
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tRNA
Aminoacilação – processo de adição de um grupo aminoacil a um composto. Na molécula de tRNA, resulta na ligação covalente de um aminoácido no terminal CCA-3`.
Cada tRNA é aminoacilado (ou carregado) com um aminoácido específico por uma aminoacil tRNA sintetase.
Há uma aminoacil tRNA sintetase para cada aminoácido, a despeito de poder haver mais de um tRNA e mais de um anticódon para cada aminoácido.
Reconhecimento do tRNA apropriado pela sintetase não é mediado só pelo anticódon, mas também pela alça aceptora.
Reação:amino ácido + ATP → aminoacil-AMP + PPi aminoacil-AMP + tRNA → aminoacil-tRNA + AMP
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tRNA
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Tipos de RNA: estrutura e função
snRNA (small nuclear RNA)
Classe de moléculas encontrada no núcleo.
Associadas à proteínas específicas, formas as snRNP (ribonucleoproteínas nucleares pequenas).
Um grande grupo de snRNA é conhecido como snoRNAs (small nucleolar RNAs). Importantes na biogênese de rRNAs e outros genes de RNA (tRNA e snRNA). Localizados nos nucléolos (lugar de maior síntese de RNA)
Atuam:• Nas reações de recombinação (splicing)
(remoção de introns do hnRNA);• Na regulação de fatores de transcrição ou da
RNA polimerase;• E, na manutenção dos telômeros.
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Tipos de RNA: estrutura e função
RNAi (RNA interference)
Sistema das células que ajuda a controlar a expressão de genes.Mecanismo de defesa da célula contra invasões (sobretudo virais).Aplicações biotecnológicas.
Dois tipos de RNAs participam deste processo: miRNA (microRNA) e siRNA (small interfering RNA).
dsRNA exógenos são inicialmente clivado pela enzima Dicer.Fragmentos pequenos de 20-25 pb de dsRNA (siRNA) são separados
em fitas simples e integrados à RISC (RNA-induced silencing complex).
siRNA pareia com mRNA complementar, induzindo clivagem deste mRNA.
dsRNA exógeno é detectado e ligado por uma proteína efetora, que atua como a Dicer.
Este caminho inicial pode ser amplificado pela célula através da síntese de siRNAs secindários, usando siRNAs primários como molde. Estes são distintos dos siRNAs produzidos pela Dicer, e são produzidos por uma RNA polimerase dependente de RNA (RdRP).
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RNAi
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RNAi
miRNAs são similares aos siRNAs, após sua maturação.
Transcrito primário de miRNA (pri-riRNA) é processado em um pre-miRNA (70 pb, haste-alça) pelo complexo microprocessador (MPC).
MCP consiste de uma RNase III e uma proteína ligadora à dsRNA.A porção dsRNA do pre-miRNA é ligada e clivada pela Dicer, para
produzir o miRNA maduro, para ser incorporada ao complexo RISC.
A partir daí miRNA e siRNA compartilham a mesma maquinaria celular.
miRNAs são produzidos a partir de Dna não-codificante.
Ajudam no controle da expressão gênica, principalmente durante o desenvolvimento.
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RNAi