Biologia MolecularBiologia Molecular
DNADNA
Alexandre S. OsórioAlexandre S. Osório
A natureza química dos genesA natureza química dos genes
Histórico Miescher (1871) – Análise química com células de pus, rins, fígado, testículos, leveduras e hemácias de aves (detecção de C, H, N, O e P) = NUCLEÍNA.
Altmann (1889) – Purificação de nucleína (caráter ácido) = Ácidos Nucléicos.
Kossel (1877) – Detecção de guanina, adenina e timina.
(1893) – Identificação de timina, citosina e pentose.
A natureza química dos genesA natureza química dos genes
Histórico Levine e Jacobs (1909) – Descoberta dos nucleotídeos e caracterização do DNA e RNA.
A natureza química dos genesA natureza química dos genesHistórico
Watson e Crick (1953) – Modelo Helicoidal do DNA.
Identificação do DNA como Identificação do DNA como material genéticomaterial genético
Transformação bacteriana - Griffith (1928)
RNARNA
Transcrição & Transcrição & ProcessamentoProcessamento
RNA: eficiente & RNA: eficiente & eficazeficaz
Dogma Central da Biologia Molecular
TRANSCRIÇÃO
• Processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da informação contida na seqüência de nucleotídeos de uma molécula de DNA fita dupla.
• A transcrição representa a diversidade e a complexidade da expressão dos genes contidos em um determinado genoma.
• Enquanto a síntese de DNA deve ser precisa e uniforme, a transcrição reflete o estado fisiológico da célula e, portanto, é extremamente variável para atender às suas necessidades.
TRANSCRIÇÃO
Características Gerais:
•Complementaridade •Antiparalelismo ( T = U)•Síntese 5' → 3‘•RNA Polimerase (RNAP):
• Funções reconhecem e ligam-sedesnaturam DNAmantém estável a dupla fita abertamantém estável DNA:RNAterminam sínteserestauram DNA
TRANSCRIÇÃO
• Apenas uma das fitas do DNA é utilizada como molde, portanto, a molécula de RNA sintetizada é complementar à fita de DNA que lhe deu origem e idêntica à outra fita de DNA, sendo as timinas substituídas por uracilas
• Em 1960, Hurwitz, Stevens e Weiss descobriram, independentemente, uma enzima capaz de sintetizar RNA na presença de DNA fita dupla e dos nucleotídeos A, U, C, G.
• Esta enzima foi denominada RNA polimerase.
RNA POLIMERASE
• Reconhece e liga-se a seqüências específicas de DNA;
• Desnatura o DNA expondo a seqüência de nucleotídeos a ser copiada;
• Mantém as fitas de DNA separadas na região de síntese;
• Renatura o DNA na região imediatamente posterior à da síntese;
• Sozinha, ou com o auxílio de proteínas específicas, termina a síntese do RNA.
RNA POLIMERASE
Em eucariotos existem vários subtipos de RNA polimerases envolvidas na síntese de RNAs específicos:
. RNA polimerase I – localizada no nucléolo e responsável pela síntese do RNA ribossômico
. RNA polimerase II – localizada no nucleoplasma e responsável pela síntese do RNA mensageiro
. RNA polimerase III – também localizada no nucleoplasma e responsável pela síntese do RNA transportador
TRANSCRIÇÃO
1.INÍCIO
Reconhecimento de seqüências específicas no DNA
2. ALONGAMENTO
Incorporação dos ribonucleotídeos
3. TERMINAÇÃO
Seqüências no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
• O DNA apresenta seqüências específicas, denominadas PROMOTORES, que sinalizam exatamente onde a síntese do RNA deve ser iniciada.
• Os promotores são, primeiramente, reconhecidos por fatores de transcrição que, ligados ao DNA, interagem com outros fatores, formando um complexo ao qual a RNA polimerase se associa.
O PROCESSAMENTO DO RNA
• Os diferentes RNAs sintetizados no processo de transcrição são chamados de transcritos primários;
• Na maioria das vezes, esses transcritos não representam a molécula madura, ou seja, aquela cuja seqüência e estrutura correspondem à forma final do RNA funcional;
• Esses transcritos necessitam sofrer modificações que fazem parte do processamento do RNA.
PROCESSAMENTO DO mRNA
O transcrito primário da molécula de mRNA é também conhecido como pré-mRNA
Este RNA precursor é sintetizado no núcleo e sofre várias alterações transformado-se no
que se chama mRNA maduro ou processado. O RNA maduro é, então, transportado ao
citoplasma onde será traduzido
RNAm liga-se as Ribonucleoproteínas nucleares pequenas (snRNPs)
Splicing mediado por spliciossomo:Utiliza ATP
•FUNÇÃO:
ajuda a clivar no sítio de splicingremove intronune os éxons anteriores e posteriores
PROCESSAMENTO DO mRNA
Splicing:
•FUNÇÃO:
ajuda a clivar no sítio de splicingremove intronimpede afastamento dos éxonsune os éxons
PROCESSAMENTO DO mRNAPROCESSAMENTO DO mRNA
Estrutura do mRNAEstrutura do mRNA
PROCESSAMENTO DO mRNA
• Um transcrito primário pode ser processado de diferentes maneiras sendo que o que é intron para um mRNA pode ser exon para outro mRNA que provém do mesmo RNA precursor
• Esta diferença de processamento pode ser devida à diferença no processo de “splicing” do pré-mRNA
MOLÉCULAS DE RNA
• RNA mensageiro – carrega a informação copiada do DNA sob a forma de inúmeros “triplets” cada um especificando um aminoácido
• RNA transportador – decifra o código representado pelo mRNA
• RNA ribossômico – associa-se com uma série de proteínas para formar os ribossomos
TRADUÇÃO
• Processo que se baseia na seqüência do mRNA para determinar e unir os aminoácidos formando, assim, a proteína.
• Cada aminoácido é codificado na seqüência de DNA como um códon contendo uma seqüência de três nucleotídeos.
• Moléculas de RNA transportador transferem a informação contida no genoma à uma seqüência de aminoácidos nas proteínas.
RNA TRANSPORTADOR
• Liga-se quimicamente à um aminoácido específico, através da enzima aminoacil –tRNA sintetase, sendo chamado, desta forma, de aminoacil-tRNA;
• Pareia com a seqüência do codon do mRNA adicionando o aminoácido que carrega à uma cadeia de peptídeos crescente.
RNA TRANSPORTADORRNA TRANSPORTADOR
RIBOSSOMOS
A eficiência da tradução se deve, principalmente, à ligação da molécula de mRNA e dos aminoacil-tRNAs ao maior complexo RNA-proteína da célula – o ribossomo – que direciona o crescimento da cadeia polipeptídica
Durante a síntese protéica, o ribossomo se move ao longo da cadeia de mRNA interagindo com vários fatores protéicos e o tRNA
CÓDIGO GENÉTICO
A relação entre a seqüência de bases no DNA e a seqüência correspondente de aminoácidos, na proteína, é chamada de código genético
O código genético encontra-se na forma de triplets – os códons
TRADUÇÃO
• O codon AUG, que codifica o aminoácido metionina, age como o codon de iniciação na maioria das moléculas de mRNA.
• O tRNAMet reconhece codons AUG internos, não carregando nunca uma metionina formilada.
• Quando AUG está colocado no início este é lido como uma formil-metionina; quando está dentro da região codificadora, é lido como metionina.
TRADUÇÃO
Durante a síntese de proteínas, os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, possibilitando um pareamento entre esse e os tRNAs que carregam os diferentes aminoácidos que irão compor as proteínas
TRADUÇÃO
A terminação da síntese de proteínas ocorre pelo aparecimento de códons de terminação na molécula de mRNA
O reconhecimento desses códons é realizado por proteínas e não por moléculas de tRNA, diferentemente do que ocorre nos outros códons
Dogma Central da biologia MolecularDogma Central da biologia Molecular
Gene
RNA polimerase
hnRNA
mRNA
Citoplasma
Transcrição
Processamento
Núcleo
Tradução
proteína
Transcrição:
A C G T AT G C A T
A CG T A C
T G C A T G
5’ 3’
AT
5’3’
A C G U A
A C G U
A5’
3’
RNA polimerase
Molécula de RNA nascente
Gene ativo
Tradução:
Molécula de mRNA
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
CysMetAla
5’ 3’
AspGlu
Phe His
Direção do avanço do ribossomo
Ribossomo
Proteína
tRNA
aa livre
codon
Gly
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
CysMetAla
5’ 3’
AspGlu
Phe HisGly
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
Asp
MetAlaCys
5’ 3’
GluPhe His
Gly
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
Glu
MetAlaCysAsp
5’ 3’
PheGly
His
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
Phe
MetAlaCysAspGlu
5’ 3’
GlyHis
Ile
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
Gly
MetAlaCysAspGluPhe
5’ 3’
HisIle
Lys
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
His
MetAlaCysAspGluPheGly
5’ 3’
Ile
Lys
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A
Ile
MetAlaCysAspGluPheGlyHis
5’ 3’
Lys
G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A
Lys
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
5’ 3’
Leu
U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A
Leu
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
Lys
5’ 3’
Met
G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G
Met
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
LysLeu
5’ 3’
Asn
G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C
Asn
Met AlaCysAspGluPheGlyHisIle
LysLeuMet
5’ 3’
Pro
U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A
Pro
Met Ala CysAspGluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsn
5’ 3’
Gln
G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A
Gln
Met Ala Cys AspGluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsnPro
5’ 3’
C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A
Met Ala Cys Asp GluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsnProGln
5’ 3’STOP
A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
HisIle
Lys Leu
Met Asn
Pro Gln
5’ 3’STOP
A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
HisIle
Lys Leu
Met Asn
ProGln
5’ 3’STOP
A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
His Ile Gln Lys
Pro LeuAsn Met
5’ 3’
A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C
Ala Cys Asp Glu PheMet
Gly His
Ile Gln Lys
Pro LeuAsn Met
5’ 3’
A U A A A A U U A A U G A A C AA AAA A C A A U A A T A C
Ala Cys Asp Glu PheMet
Gly His
Ile Gln Lys
Pro LeuAsn CYSCYS
5’ 3’
Muda aforma e função
VARIAÇÃO GENÉTICA=POLIMORFISMO
REPRESENTAÇÃO LINEAR A MOLÉCULA DO DNAREPRESENTAÇÃO LINEAR A MOLÉCULA DO DNA
5’ATTCGGCGCTATGCATGCTATGCG3’
aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6 aa7 aa8
PROTEÍNA - Queratina- cabelo- Albumina- sangue- Hemoglobina-sangue- Estrutura do cabelo- Proteína da cor do cabelo (Melanina)
VARIAÇÕES GENÉTICAS Acontecem no nosso DNA
Células germinativas
Passa para os filhos
Células somáticas
Não passa paraos filhos
Ex. câncerEx. cor dos olhos
Lembrar...RNApolimeraseLembrar...RNApolimerase
• É essencial na transcrição... (1ª etapa da expressão gênica)
• Sem a RNA polimerase não há vida!!!• Sem RNA polimerase não há enzimas!!!!• A inibição da RNA polimerase leva à morte do
organismo...
Correlação ClínicaCorrelação Clínica
• Antibióticos e Toxinas que têm como alvo a RNA Polimerase:– Toxina do cogumelo Amanita phalloides ou
“chapéu da morte”, altamente tóxico.– A toxina mais letal, - amanitina, inibe a
subunidade maior da RNA polimerase II, inibindo assim a síntese de mRNA.
• Gastrointerites, insuficiência hepática (RNA essenciais são degradados e não são substituídos).
– Ação do antibiótico Rifampicina, para TB
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