13_Transcrição

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BIOQUÍMICA 
METABÓLICA 
Transcrição
Profa Dra Amanda C. E. Amaro Baron
Plano de aula
Pontos Importantes para Discutir
1. Introdução;
2. Transcrição
T r a n s c r i ç ã o | 2 0 2 0
• Transcrição é a síntese de RNA cuja sequência é
complementar a de um DNA molde.
 A transcrição 
começa numa 
sequência 
chamada promotor 
e acontece na 
direção 5’ para 3’.
(Nelson; Cox, 2014)
1. Introdução
(Nelson; Cox, 2014)
(Nelson; Cox, 2014)
 A informação genética é transmitida do DNA para o RNA por
transcrição.
 A sequência do RNA é, então, traduzida numa sequência de
proteína nos ribossomos.
 O DNA funciona como molde para sua própria replicação.
(D
EV
LI
N
, 2
0
1
1
)
• A maioria dos RNAs desempenha suas funções como fita
simples, que se dobram sobre si mesmas.
• O RNA é adequado para uma variedade de funções
celulares:
 Armazenamento da informação;
 Catálise (ribozimas).
A expressão da informação em um gene envolve a
produção de uma molécula de RNA transcrita a partir de
um molde de DNA.
(Alberts et al., 2017)
Uma célula pode expressar diferentes genes em diferentes taxas
(Alberts et al., 2017)
A transcrição produz
RNAs mensageiros (RNAm): codificam a sequência de
aminoácidos de um ou mais polipeptídeos especificados por
um gene ou conjunto de genes.
RNAs transportadores (RNAt): leem a informação codificada no
RNAm e transferem o aminoácido adequado para uma cadeia
polipeptídica em crescimento durante a síntese de proteínas.
RNAs ribossomais (RNAr): são constituintes dos ribossomos, as
máquinas celulares intrincadas que sintetizam proteínas.
Pequenas moléculas RNAs especializados, que
desempenham funções estruturais catalíticas e regulatórias.
• Durante a replicação, o cromossomo inteiro é em geral
copiado, mas a transcrição é mais seletiva:
 Apenas genes ou grupos de genes particulares são transcritos
a qualquer momento, e algumas porções do genoma de DNA
nunca são transcritas.
 A célula restringe a expressão da informação genética à
formação dos produtos gênicos necessários em qualquer
momento particular.
 Sequências regulatórias específicas marcam o início e o final
dos segmentos de DNA a serem transcritos e designam qual
fita no duplex de DNA será usada como molde.
 A soma de todas as moléculas de RNA produzidas em uma
célula sob um determinado conjunto de condições é
chamado transcriptoma celular.
• A transcrição se parece com a replicação do DNA no seu
mecanismo químico fundamental, na sua polaridade (direção
da síntese) e no seu uso de um molde.
• Fases:
 Iniciação: refere-se ao reconhecimento de uma sequência
específica no DNA, pela RNA polimerase e o começo do
processo de formação de ligações.
 Elongação: é o processo real da síntese da cadeia de RNA.
 Término.
2. Transcrição
(Alberts et al., 2017)
• A transcrição eucariótica ocorre no núcleo ou na matriz das
mitocôndrias e cloroplastos necessário o DNA molde.
(Nelson; Cox, 2014)
• Catalisam a adição de ribonucleotídeos durante a elongação
em cadeia do RNA:
 Requerem a fita molde de DNA;
 Utilizam precursores 5’-NTP (ATP, GTP, UTP e CTP);
 Não requerem uma molécula iniciadora ou primer.
2.1 RNA polimerase:
• As RNA polimerases são enzimas grandes, com múltiplas
subunidades.
(Alberts et al., 2017)
• A fita dupla de DNA deve se desenrolar em um pequeno
trecho formando uma “bolha” de transcrição.
• As RNA polimerases não apresentam um sítio ativo distinto de
exonuclease de revisão 3’ 5’ (como a da DNA polimerase):
 Taxa de erro de transcrição é mais alta do que a de replicação
do DNA  1 erro a cada 104 a 105 ribonucleotídeos
incorporados ao RNA.
 Muitas cópias de um RNA
são produzidas a partir de
um único gene e todos os
RNA são, por fim,
degradados e substituídos
 erros tem menor
consequência para a célula.
(Devlin, 2011)
A transcrição pode ser visualizada em microscopia eletrônica.
(Alberts et al., 2017)
• A RNA polimerase não precisa de um primer para a síntese.
• A iniciação ocorre quando a RNA polimerase se liga a
sequências específicas de DNA chamadas promotores:
 Dirigem a transcrição de segmentos adjacentes de DNA
(genes).
• Os pares de bases de DNA que correspondem ao início de
uma molécula de RNA recebem números positivos, e aqueles
que precedem o sítio do início do RNA recebem números
negativos.
2.2 A síntese de RNA começa nos promotores:
• Diferentes promotores frequentemente contem sequências
semelhantes  sequência “consenso” do promotor.
(Alberts et al., 2017)
 As bases da extremidade crescente da nova fita de RNA
pareiam temporariamente com o molde de DNA para formar
um pequeno RNA-DNA híbrido de dupla-hélice  O RNA se
solta após a sua formação.
• Fatores proteicos de transcrição eucarióticos se ligam a um
sítio específico (sequência) no DNA;
• Depois se ligam à RNA polimerase (com ou sem envolvimento
de fatores intermediários)  mecanismo chamado de
“recrutamento”:
 Principal mecanismo de ativação de genes em eucariotos.
2.3 Recrutamento da RNA polimerase:
 2.3.1 Enhancers:
• Algumas sequencias de DNA estimulam a transcrição.
 Tais sequencias regulatórias são chamadas de enhancers
(amplificadores).
 Enhancers aumentam muitas vezes a expressão de um gene.
 Localizam-se mais longe do sítio de iniciação, e algumas delas
podem estimular a transcrição independentemente da
distância, da localização e da orientação, em relação ao sítio
de início da transcrição.
• Fatores de transcrição que se ligam a enhancers são chamados
ativadores.
 As proteínas ativadoras têm, pelo menos, dois domínios:
o Um se liga à sequência enhancer.
o Outro se liga a fatores proteicos ou à RNA polimerase.
• Quando um ativador se liga a um enhancer, uma mudança
estrutural ocorre:
 A cromatina (no DNA molde) forma uma alça ou uma dobra
que permite que o enhancer e o promotor fiquem próximos
no espaço, embora separados por uma sequência
relativamente longa de DNA.
 Essa interação facilita a transcrição porque “recruta” a RNA
polimerase e outros fatores para formar um complexo de
iniciação.
 2.4.1 RNA polimerase I (Pol I):
• Responsável pela síntese do RNA ribossômico (RNAr).
• O RNAr são sintetizados no nucléolo, e os genes de RNAr
localizam-se na região cromossômica específica chamada
organizador nucleolar.
• Cada unidade transcripcional contém sequências para os RNAr
28S, 5,8S e 18S, nessa ordem.
• Várias centenas de cópias de cada unidade transcripcional
ocorrem uma atrás da outra no cromossomo.
• As unidades transcripcionais são separadas por sequencias
espaçadoras.
2.4 As células eucariontes têm três tipos de RNA 
polimerases nucleares:
• Cada unidade repetitiva é transcrita gerando uma cópia de
cada uma das sequências 28S, 5,8S e 18S, o que garante a
síntese de quantidades equimolares desses três RNAs.
• O transcrito primário é, então, processado por ribonucleases e
enzimas modificadoras para as três espécies maduras de RNAr.
• Os promotores da Pol I diferem enormemente de uma espécie
para outra.
Estrutura de uma unidade transcripcional de rRNA.
(Devlin, 2011)
 2.4.2 RNA polimerase II (Pol II):
• Responsável pela síntese de RNAm no núcleo e de alguns RNAs
especializados.
• As sequencias do DNA que controlam a transcrição do RNAm
são complexas:
 Um único gene pode ser controlado por dúzias de elementos
de sequências de DNA, além do promotor, que inclui o sítio
no qual a RNA polimerase II se organiza  complexo de pré-
iniciação:
o Composto por vários fatores de transcrição cuja função é
posicionar a RNA polimerase II no sítio correto (recrutam),
ajudar a separação das fitas de DNA no ponto de início e
controlar a transcrição da polimerase do modo de
iniciação para elongação.
• São necessárias proteínas adicionais para o controle da
transcrição interagindo com enhancers.
• Os fatores de transcrição que agem em conjunto com a RNA
polimerase II podem reconhecer várias classes de sequencias
de consenso que precedem o ponto de início do RNA:
 A mais importante é a TATAbox:
TATA(A/T)(A/T)A
o Os nucleotídeos entre parêntesis podem ser A ou T.
o Centralizado cerca de 25 pares de bases (-25) antes da
unidade de transcrição.
• Outras sequências promotoras são encontradas, por exemplo
a CAAT box:
GG(T/C)CAATCT
(Devlin, 2011)
 2.4.3 RNA polimerase III (Pol III):
• Responsável pela síntese de RNAt, o RNAr 5S e alguns outros
RNA pequenos especializados.
• Algumas das sequências necessárias para o início regulado da
transcrição pela Pol III estão localizadas no interior do próprio
gene (regiões de controle internas);
• Outras estão em localizações mais convencionais antes do sítio
de iniciação do RNA.
• A RNA polimerase continua o ciclo de ligação do nucleotídeo
e deslocamento a uma velocidade média de 40 nucleotídeos
por segundo.
• À medida que a RNA polimerase se move ao longo da dupla
hélice, continua a separar as duas fitas de DNA molde.
• Esse processo permite que a fita molde do DNA estabeleça
pares de bases com a cadeia nascente de RNA.
2.5 Elongação:
• O complexo RNA polimerase também reconhece as
extremidades dos genes.
• O término da transcrição pode ocorrer de dois modos, de
acordo com a característica de ser dependente ou não da
proteína fator ρ (rho).
 Terminadores ρ-independentes e ρ-dependentes.
• Terminadores ρ-independentes:
 Sequência tipo consenso  palíndromo rico em G-C que
precede uma sequência de 6-7 resíduos U na cadeia de RNA.
o A cadeia de RNA forma uma estrutura em haste e alça
imediatamente antes dos resíduos de oligoU.
2.6 Término:
(Nelson; Cox, 2014)
o A haste e alça que ficam depois do término estabilizam o
RNAm procariótico contra degradação nucleotídica.
(Devlin, 2011)
• Os terminadores ρ-dependentes são menos definidos.
 O fator ρ é uma proteína hexamérica que tem uma atividade
essencial de ATPase dependente de RNA.
 Apresentam sequências ricas em C localizadas a alguma
distância antes do sítio de término.
o O fator ρ se desloque ao longo da cadeia nascente de
RNA, de forma dependente de ATP, até que alcance a
RNA polimerase elongadora  ρ desestabiliza complexo
de elongação, levando à separação entre o DNA molde, a
cadeia completa de RNA e a polimerase.
(Nelson; Cox, 2014)
Bibliografia
BERG, J. M.; TYMOCZKO, J. L.; STRYER, L.; Bioquímica. 7.ed. Rio
de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. (Minha Biblioteca)
BROWN, T.A. Bioquímica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,
2018. (Minha Biblioteca)
CAMPBELL, M. K.; FARRELL, S. O. Bioquímica. 2.ed. Sâo Paulo:
Cengage Learning, 2015. (Minha Biblioteca)
RODWELL, V.W. et al. Bioquímica ilustrada de Harper. 30.ed.
Porto Alegre: Artmed, 2017. (Minha Biblioteca).
Bibliografia
AREAS, Ana Paula. Bioquímica humana. São Paulo: Pearson, 
2015 (Biblioteca Virtual)
BELLÉ, Luziane Potrich. Bioquímica Aplicada: 
reconhecimento e caracterização de biomoléculas. São 
Paulo: Érica, 2014. (Minha Biblioteca)
BETTELHEIM, Frederick A. Introdução à química geral, 
orgânica e bioquímica. São Paulo: Cengage Learning 
Editores, 2016. (Minha Biblioteca)