03 - Processos de Transcrição e RNA

Olá, vamos dar seguimento, então, às nossas informações sobre o fluxo da informação genética. E a aula de agora vai ser sobre transcrição e processamento de RNA. A transcrição é a síntese de todos os RNAs da célula. E é uma etapa muito importante do fluxo da informação genética, porque ela vai conectar o genótipo ao fenótipo, ou seja, a molécula... intermediária ali do fluxo de informação genética, que está conectando aquela informação que estava armazenada na molécula de DNA para a fabricação das proteínas, que é a etapa seguinte que a gente vai ver. E essa etapa é muito importante, tanto é que é exatamente na transcrição que agem muitos processos do controle da expressão gênica. E é importante lembrar que transcrição e síntese de ERA nem sempre são sinônimos, por quê? Quando eu falo de transcrição de RNA, eu estou usando obrigatoriamente uma molécula de DNA como molde para a síntese daquele RNA. Enquanto que alguns vírus, a gente viu nas aulas anteriores, que eles têm a capacidade de sintetizar um RNA como molde de um outro RNA. Então, é exatamente mesmo por isso que transcrição e síntese de RNA nem sempre são sinônimos. Então, quando eu falo a palavra transcrição, eu tenho que ter em mente que eu estou sintetizando um RNA tendo uma molécula de DNA como molde. Essa transcrição é muito semelhante ao processo de replicação que a gente viu nas aulas anteriores. A diferença é que eu vou estar utilizando nucleotídeos de RNA para a gente compor esse ácido nucleico. Além disso, apenas uma das fitas de DNA vai ser utilizada como molde. Na replicação, ocorre a desnaturação das fitas de DNA e ambas são utilizadas como molde para o processo de replicação. E aqui na transcrição isso não vai ocorrer. Obrigada. Apenas uma única fita é utilizada como molde. E para um gene específico, sempre vai ser aquela mesma fita simples que vai ser utilizada como molde para transcrição. Além disso, como eu estou falando de crescimento de um polímero de nucleotídeos de RNA, eu vou lembrar da aula de replicação que as RNAs polimerases, elas não precisam daquela extremidade 3'OH disponível de um nucleotídeo anterior para colocar o seu primeiro nucleotídeo. A RNA polimerase, então, ela não precisa de um primer. Então, aqui na transcrição, a gente não vai falar da necessidade de um primer. Nessa imagem aqui, eu quero que vocês tenham sempre em mente, além disso, uma grande diferença da replicação, é que quando eu falo de replicação, em humanos, por exemplo, os 46 cromossomos têm que ser replicados, então as 46 moléculas vão sofrer replicação naquele momento da fase S do ciclo celular. E a molécula de DNA é replicada de uma extremidade à outra. Quando eu falo de transcrição, não. Muita gente confunde isso. A transcrição não acontece de uma extremidade à outra da minha molécula de DNA. Ela só acontece de uma região específica, que é aquela região que corresponde ao gene que precisa ser transcrito naquele momento. Então, se aqui eu estou delimitando um gene, por exemplo, Eu tenho a dupla fita de DNA, mas apenas uma das fitas vai ser utilizada como molde e ela necessariamente tem que ter sentido 3'', 5', porque o RNA que vai crescer, vai crescer no que eu chamo de sentido da vida, no sentido 5'', 3', porque qualquer ácido nucleico só cresce no sentido 5'', 3'. Importante lembrar que apesar de estar aqui representado um RNA mensageiro, qualquer RNA é transcrito dessa mesma forma. forma, eu tenho um molde de DNA para que ele seja transcrito em uma molécula de RNA. Então, aqui, mais uma vez, para a gente ter uma ideia de como acontece, eu tenho uma fita de DNA que está sendo utilizada como molde, ela obrigatoriamente tem esse sentido 3'', 5'', para que a molécula de RNA que está crescendo aqui ao lado, ela vai crescer no sentido 5'', 3'. É. RNA polimerase coloca o nucleotídeo correto utilizando a complementariedade de bases. Então, se no DNA tem uma guanina, ela coloca um nucleotídeo que tem citosina. Se no DNA tem citosina, ela coloca um nucleotídeo de guanina. Se no DNA tem uma adenina, ela coloca um nucleotídeo contendo uracila, porque a gente não vai ver base nitrogenada do tipo timina no RNA. E os novos nucleotídeos são sempre adicionados na extremidade 3'OH, com o estabelecimento de uma ligação fosfodiéster. Quando a gente pensa em transcrição, a gente pensa sempre em expressão gênica. Por quê? Se um gene está sendo transcrito, ele está sendo expresso. Porque se for um RNA mensageiro, por exemplo, rapidinho aquele RNA mensageiro vai ser traduzido em proteína e vai haver expressão de fato daquele gene. Lembrando aqui, conceito de gene, um gene é uma sequência de DNA que vai ser transcrita em RNA. Não necessariamente um gene vai dar uma proteína. Tem vários RNAs que são não codificantes, que não serão traduzidos em proteínas, que exercem o seu papel, a sua função, enquanto molécula de RNA. Por exemplo, RNA mensageiro e RNA transportador, tá? Ou, desculpa, RNA ribossômico e RNA transportador. Então, aqui, o que eu quero mostrar para vocês é que existem pouquinhas diferenças entre prokaryotos e eukaryotos. E aqui eu estou representando uma imagem de... procarioto. Lembrando que procarioto, ele não tem núcleo. Então, você não tem uma divisão física desses procedimentos do fluxo de formação genética. Então, um DNA, assim que ele for transcrito em RNA, que é essa imagem aqui em verde, esse RNA já está sendo utilizado para tradução, que é a etapa que nós vamos ver a seguir, para a formação de proteínas. Isso não acontece em eucariotos, porque Porque aqui em eucariotos, a gente tem realmente uma separação física. O núcleo contém o DNA, portanto, a transcrição, assim como a replicação, vai acontecer no núcleo. Porque é no núcleo que está o DNA que vai servir de molde para o surgimento do RNA. Nós vamos ver lá na frente que esse RNA, assim que ele é transcrito, ele não está capaz de exercer a sua função. Ele vai passar por alguns procedimentos que a gente chama de processamento. E aí eu vou ter o meu RNA maduro. Esse RNA maduro vai para o citoplasma, que é lá que vai acontecer a terceira etapa do fluxo de formação genética, que é a tradução, que é tema da nossa próxima aula. Então, um DNA tem uma sequência específica que corresponde a um gene, e se esse gene precisa ser transcrito, essa região do gene precisa ser desnaturada, para que eu tenho DNA fita simples e a fita de DNA com sentido 3' e 5' serve de molde para o crescimento de um RNA 5' e 3'. Contudo, se uma fita de DNA está servindo de molde para um determinado gene, não quer dizer que ela vai ser um molde sempre para todos os genes. Nessa imagem aqui de baixo, por exemplo, Para o gene A, é a fita de baixo que é a fita molde, então ela vai ser lida no sentido 3' e 5', para que o RNA cresça em sentido contrário, 5' e 3'. E isso acontece para o gene C também. Para o gene B, contudo, a fita molde é a fita de cima, então ela tem que ser lida no sentido inverso, como mostra essa setinha. Ela vai ser lida no sentido 3' e 5', para que o RNA cresça no sentido 5' e 3'. Isso não é algo aleatório, tá? Então, se para o gene B, essa fita aqui de cima é a fita molde, sempre é ela que vai ser utilizada como fita molde, tá? E como é que é que, então, o nosso organismo, né? Como é que até mesmo com os prokaryotos, o sistema que vai fazer o processo de transcrição consegue reconhecer? Primeiro, aonde começa um gene, que imagina, você tem uma molécula inteira de DNA com diferentes genes, como é que ele reconhece aonde... começa e termina determinado gene. E ainda, qual das duas fitas é a fita molde? Porque tudo é composto de nucleotídeo. Então, a gente vai dar agora uma introdução ao que a gente conhece como unidade de transcrição. Essa unidade de transcrição, ela está presente no DNA e ela é composta por três regiões, que eu conheço como região promotora, a região codificadora e a região de terminação, a região terminadora. três regiões compõem uma unidade de transcrição e as enzimas que vão participar do processo de transcrição, elas reconhecem essa unidade de transcrição. Essa unidade de transcrição, ela é reconhecida por essa região destacada em amarelo, que é a região promotora. Então, a molécula, ela consegue indicar aonde começa um gene através dos nucleotídeos que estão presentes nessa região para o motor. Então, é ela que indica, olha... Aqui começa o gene e a fita molde é de cima ou é de baixo. Então, essa região promotora é importante para isso. Quando a gente compara a molécula de DNA com o RNA, a gente percebe que não existe uma correspondência da região promotora. Por quê? A região promotora não é transcrita. Ela só está ali presente para que a gente possa saber onde se inicia o gene e qual é a fita do DNA que vai ser utilizada como molde. Mas ela não é transcrita. Ao contrário da região terminadora, porque ela é transcrita, ela participa do RNA que foi transcrito. A transcrição que a gente vai dar o foco agora, ela é uma transcrição mais bem conhecida, com certeza. É uma transcrição que acontece em prokaryotos, mas ela é muito semelhante a eukaryotos, como a gente vai ver. E o processo de transcrição, resumidamente, acontece da seguinte forma. A enzima que a gente vai falar, principalmente, é... a RNA polimerase, que está representada aqui no fundo, porque a RNA polimerase é uma enzima que vai fazer praticamente todo o processo. Por quê? A RNA polimerase vai reconhecer a unidade de transcrição. Reconhecendo a unidade de transcrição, ela vai promover a desnaturação da fita de DNA. Então, ela atua como atividade semelhante à helicase, porque ela vai abrir as fitas de DNA. para que a que está no sentido 3' e 5' sirva de molde para a transcrição. Essa RNA polimerase, então, vai inserir os novos nucleotídeos de RNA, então vai fazer o crescimento dessa molécula de RNA, e ela vai ter que fazer um deslocamento, um deslocamento sobre a molécula de DNA para fazer o alongamento da cadeia de RNA. Durante esse alongamento, é importante lembrar que a RNA polimerase está sempre desnaturando a fita de DNA que está à sua frente, para que ela tenha fita simples para servir de molde, e ela também vai promover a renaturação daquela fita que ficou atrás dela, que serviu de molde. Então, ela abre o DNA à frente dela e ela fecha o DNA que está atrás dela. E essa RNA polimerase também mantém todo o sistema estável. A gente não precisa, por exemplo, de proteínas como as propriedades. proteínas SSB para estabilizar a fita simples de DNA. E essa RNA polimerase é que vai reconhecer aquela região terminadora e vai promover o término da transcrição, liberando a molécula de DNA para uma transcrição futura, liberando aquela molécula de RNA que acabou de ser sintetizada e liberando também a enzima que participou de todo o processo. A RNA... A RNA polimerase de eucariotos, ela se diferencia um pouco dos procariotos. Essa aqui que eu vou falar para vocês é a RNA polimerase de procariotos. E ela tem essa enzima córea aqui, composta por duas subunidades alfa, beta, beta linha e ômega. E esse cerne aqui da RNA polimerase é um cerne responsável pela inserção de novos nucleotídeos. Cada subunidade dessa possui uma função, mas o que eu quero que vocês entendam é que, dessa forma como ela está aqui representada, ela é capaz de adicionar novos nucleotídeos e, portanto, sintetizar a RNA. Contudo, ela não é capaz de reconhecer a região promotora. Para isso, a gente precisa da formação de uma holoenzima, que é com a chegada do fator sigma. Então, esse fator sigma da RNA polimerase tem essa função específica de reconhecer a região promotora. Tanto é que uma vez reconhecida a região promotora e a RNA polimerase se liga a essa região promotora, esse fator sigma pode se deslocar, porque o restante da RNA polimerase consegue fazer a síntese, inclusive terminá-la depois, tá? Aqui, nessa outra figura mais à direita, a gente tem um detalhamento de como essa RNA polimerase funciona. Eu tenho em azul representado o DNA e em verde o transcrito de RNA. Então, aqui a gente pode ver que a própria RNA polimerase vai desnaturar a fita de DNA para que essa aqui, ó, serva de molde para o surgimento desse RNA e que a própria RNA polimerase, ela vai renaturar a fita de DNA que anteriormente serviu de molde para o crescimento desse RNA. Então, essa RNA polimerase, ela é uma enzima muito importante que tem bastante funções para que aconteça a transcrição. Essa RNA polimerase bacteriana é alvo de alguns antibióticos, como, por exemplo, a rifampicina, utilizada para o tratamento de tuberculose, de alguns casos de ranceníase, porque esse antibiótico previne o início da síntese da cadeia de RNA. Então, se a gente não tem a transcrição de RNA, a gente vai impedir a formação, por exemplo, das proteínas da bactéria. Então, é muito interessante o uso desse antibiótico. Bom, mas essa RNA polimerase, ela vai ter que reconhecer, então, todas as regiões promotoras dos diferentes genes dos prokaryotos, tá? Aqui à direita, a gente está representando diferentes promotores de diferentes operons, tá? A gente vai entrar em detalhes nas aulas seguintes do que é operon, mas, resumidamente, pense que é um conjunto de diferentes genes, tá? E para cada operon, então, eu vou ter um promotor. Então, eu não tenho um promotor só no prokaryoto. Por mais que ele tenha uma molécula só de DNA, ele tem vários genes, né? Então, eu tenho diferentes promotores também. E como é que essa RNA polimerase reconhece esses diferentes promotores de diferentes genes? Então, todos os promotores, eles são compostos por nucleotídeos, mas eles têm umas regiões que a gente conhece como região de consenso. que estão localizados na posição menos 10 e menos 35. Esses números correspondem aos nucleotídeos anteriores ao primeiro nucleotídeo da região codificadora, que eu chamo de mais um. Portanto, eles estão atrás, eles compõem os promotores. Então, nessa região menos 10 e menos 35, eu tenho regiões de nucleotídeos que se assemelham bastante. Então, são essas regiões que fazem com que o fator sigma reconheça que ali eu tenho uma unidade de transcrição, eu tenho uma região promotora, eu sei qual que é a fita molde e aí eu posso começar a transcrição daqueles genes. Bom, essa RNA polimerase aqui, então, que está sendo representada, ela é a região com o seu fator sigma, que vai reconhecer essa região promotora dos diferentes genes, ela que vai promover a abertura da fita da dupla hélice de DNA. para que a fita 3' e 5' sirva de molde para o surgimento desse RNA que está crescendo, sempre no sentido 5' e 3', porque a RNA polimerase coloca novos nucleotídeos na extremidade 3' OH que está aqui presente. E é ela que vai fazer o enrolamento novamente do DNA que serviu como molde. Essa RNA polimerase, então, vai se deslocar por sobre a molécula de DNA e ela também... pode causar algumas torções que não são interessantes para a molécula de DNA. Então, além da RNA polimerase, a única outra enzima que a gente vai falar é a toposomerase, porque ela também pode retirar aquelas torções indesejáveis causadas pelo movimento da RNA polimerase. E essa RNA polimerase, assim como acontece com as DNAs polimerases, ela também tem uma capacidade de revisão, para que ela não... para que ela não coloque nucleotídeos errados e isso possa gerar algum problema depois na etapa seguinte de tradução, por exemplo. Em bactérias, a gente tem conhecida e reconhecida dois formatos de terminação de transcrição. A gente os reconhece como terminação intrínseca, em que não há participação de proteínas, e além disso tem a terminação dependente de ro. Rho é uma proteína e existem, então, regiões, alguns determinados genes que precisam dessa proteína Rho para que ela possa encerrar a sua transcrição. Importante lembrar que eu não tenho uma bactéria que tenha terminação intrínseca ou uma bactéria que tenha terminação dependente de Rho. Em uma mesma bactéria, eu tenho genes que podem ser de terminação intrínseca e outros genes que são dependentes de Rho para sua terminação. Como que isso acontece? No caso da terminação intrínseca, em que não haverá a participação da proteína Rho, a RNA polimerase vai se deslocando sobre a molécula de DNA até que ela encontra essa região de terminação, ela reconhece essa região e ela faz uma pausa. E ela vai fazer uma pausa por quê? Nos casos da terminação intrínseca, no DNA, eu tenho uma sequência. uma sequência de nucleotídeos que tem uma repetição invertida por exemplo se eu leio essa sequência aqui da fita de cima TGCC GCC AG aqui nessa outra fita embaixo eu tenho essa mesma sequência TGCC GCC AG E essas sequências aqui, elas são seguidas de uma sequência de adeninas. Então, o que vai acontecer especificamente com essa região quando esse DNA for transcrito? Essas sequências invertidas, assim que forem transcritas, elas vão formar esse herping, esse grampo aqui, porque essas regiões de sequências invertidas, assim que forem transcritas, ela vai dobrar sobre si mesma e... fazer essas ligações de hidrogênio aqui que vocês estão vendo. E esse grampo aqui, ele vai ser seguido por essa cauda de uracilas. E esse dobramento aqui do RNA, ele vai acabar impedindo a polimerase de avançar a sua transcrição, vai ter uma pausa longa e isso vai fazer com que todo o sistema termine. Porque a RNA polimerase parada, ela vai parar de fazer transcrição e aí ela vai se deslocar, ela vai ser liberada assim como o RNA que acabou de ser transcrito e o DNA que acabou de ser utilizado como molde. Então, na terminação intrínseca, eu não tenho participação de nenhuma proteína acessória e eu tenho a formação desse grampo aqui, seguido por uma cauda de uracilas. Já na terminação dependente de Rho, o que vai acontecer? acontecer, né? Eu tenho a RNA polimerase aqui representada por essa estrutura em roxo, ó, que tá fazendo a minha transcrição, e aqui eu tenho o RNA em formação. Esse RNA em formação, ele vai ser reconhecido pela proteína Rho, representado por essas bolinhas verdes aqui que vocês estão vendo, e a RNA polimerase, então, quando ela encontrar a região de terminação, a região terminadora, ela vai ter uma pausa, ela vai parar naquela região. E isso vai fazer com que... A proteína Rho, que estava aqui no início do RNA, ela vai se movendo pelo RNA em crescimento e ela vai chegar naquele local em que a RNA polimerase está parada. E essa proteína Rho, ela faz o desmembramento daquele híbrido de DNA e RNA, como se fosse uma helicase também, porque ela rompe as ligações de hidrogênio entre esse híbrido do DNA, que está servindo de molde, e do RNA em crescimento. E isso vai fazer com que todo o sistema seja liberado. O DNA vai ser liberado, a RNA polimerase vai ser liberada, assim como a RNA que acabou de ser transcrito. Essa transcrição que a gente viu agora com um pouquinho mais de detalhes, ela acontece em prokaryotos, mas em eukaryotos é muito semelhante. Então, eu tenho também uma região promotora em eukaryotos para ser reconhecida pela RNA polimerase. E eu também tenho regiões de consenso nessas regiões promotoras de eucariotos. E eucariotos, diferente de procariotos, a gente não tem os genes organizados em operons. Então, praticamente, para cada gene, eu tenho uma região promotora. Então, são várias regiões promotoras dos meus vários genes. Então, eu tenho diferentes regiões de consenso. Então, por exemplo, eu tenho duas regiões aqui localizadas, mais ou menos entre menos 40 e menos 60, que são sequências de guaninas e citosinas, assim como nessa sequência aqui, aproximadamente menos 100 nucleotídeos também. Tem a sequência catbox e a sequência tatabox, que são sequências também que estão presentes nos diferentes promotores, nos diferentes genes de eucariotos. Então, essas regiões são as regiões importantes para o... de onde se inicia, um gene que vai ser transcrito e qual é a fita que é utilizada como molde para aquela transcrição. Não podia ser diferente, é um pouquinho mais complexo, então eu tenho, no caso de eucariotes, diferentes RNAs polimerases. Aqui eu estou trazendo a RNA polimerase 1, 2, 3, 4 e 5. A RNA polimerase 4 e 5 são encontradas em vegetais, então eu não vou dar detalhes a respeito dessas duas enzimas. Mas eu vou falar um pouquinho sobre a RNA polimerase 1, 2 e 3. A RNA polimerase 1, ela é encontrada no nucleolo e ela é responsável principalmente pela síntese de RNAs ribossômicos, com exceção do RNA ribossômico 5S. A RNA polimerase 2, encontrada no núcleo, e ela é responsável pela síntese do RNA mensageiro, só que a gente chama de HNRNA porque... esse RNA ainda vai passar por um processo de amadurecimento para que ele seja um RNA maduro e assim eu o chame realmente de RNA mensageiro. Então, quando vocês virem por aí HN e RNA, ele corresponde ao RNA mensageiro, mas que ainda não sofreu processamento. Então, assim que ele é transcrito, ele é chamado de HN e RNA. e quem faz a sua transcrição é a RNA polimerase 2. E a RNA polimerase 3, ela é responsável principalmente pelas transcrições dos diferentes RNAs transportadores, mas também do RNA ribossômico 5S e outros pequenos RNAs nucleares. Essa RNA polimerase de eucariotos, ela pode ser inibida por uma toxina chamada alfamanitina, que é isolado de um cogumelo, que é esse cogumelo aqui representado, manetofaloides, E é uma substância altamente tóxica e que bloqueia a etapa de alongação. Então, essa inibição dessa toxina nas RNAs polimerases é mais ou menos seletiva. Por exemplo, para a inibição da RNA polimerase 2, baixas concentrações dessa toxina já são suficientes. E uma alta concentração dessa toxina é necessária para a inibição da RNA polimerase 3. E em uma concentração muito alta, eu vou ter a inibição da RNA polimerase 1. E aí eu vou cessando o meu aumento, o meu alongamento das RNAs específicos. As RNAs polimerases de eucariotos, elas necessitam de proteínas chamadas de fatores de transcrição para o início da síntese. Então, imagina fazendo um paralelo com o procarioto. Assim como a RNA polimerase de procarioto precisa do fator sigma para o reconhecimento da região promotora, As RNAs polimerases de eucariotas precisam de uma série de proteínas que a gente chama comumente de fatores gerais de transcrição para o reconhecimento da região promotora. São muitos desses fatores de transcrição, eu não quero que ninguém se atente ao nome deles especificamente, mas só para que a gente tenha um conhecimento de como o processo acontece. Eu tenho a chegada primeiro de um fator de transcrição, que é o TF2D, que se liga àquela região de consenso chamada de Tata Box. Logo em seguida, eu tenho a chegada de novos fatores de transcrição, como TF2A, e aí eu vou ter ainda a chegada de outros fatores de transcrição, e aí sim eu tenho a chegada da minha RNA polimerase, e que vai se posicionar especificamente na região promotora que está sendo indicada, apresentada para a RNA polimerase. Por esses fatores de transcrição. Então, essa é a importância desses fatores de transcrição, tá? E depois que ela reconhece essa região promotora, aí sim a RNA polimerase, ó, ela pode fazer a sua transcrição. Aqui eu tenho representado uma RNA polimerase 2, então eu tô fazendo a transcrição de um gene que vai dar origem a um RNA mensageiro, tá? E como que a... termina nessa transcrição de prokaryotos? A terminação em eukaryotos não está tão bem elucidada como a de prokaryotos, mas a gente já tem algumas informações importantes. Então, por exemplo, a RNA polimerase 2, que sintetiza a RNA mensageiro, a gente já sabe, por exemplo, que ela sintetiza uma região muito além do que de fato corresponde ao RNA mensageiro. E essa sequência que é transcrita, ela vai ser cliff e isso é um indicativo da terminação para a RNA polimerase 2. A RNA polimerase 1, que sintetiza principalmente RNAs ribossômicos, ela requer um fator de término que se liga ao DNA, então a proteína acessória, assim como a gente viu para os fatores de transcrição. E a RNA polimerase 3, que transcreve principalmente RNAs transportadores, A gente já sabe que o... O término da transcrição requer uma sequência finalizadora semelhante àquela sequência que a gente observou que surge da terminação intrínseca de prokaryotos. Esses RNAs, então, quando eles são transcritos, eles não estão prontos, eles estão maduros, eles não conseguem exercer o seu papel na célula. Então, esses RNAs vão passar por um processo de amadurecimento que a gente chama de processamento de RNA. O processamento de RNA, ele acontece para RNA ribossômico, transportador e mensageiro. Acontece que, para prokaryotos, o RNA mensageiro não é comumente processado. Por quê? Lembrando que não existe uma separação física dessas etapas do fluxo da informação genética em prokaryotos, porque não tem um núcleo delimitando ali aonde vai estar localizado o meu DNA e aonde vai acontecer a minha transcrição. Então, o RNA mensageiro, por exemplo, começou a ser transcrito e a gente já tem o acoplamento pelos ribossomos ali no início para que aconteça a tradução. Então, o processamento de RNA que a gente vai ver principalmente em prokaryotos é do RNA ribossômico e do RNA transportador. O RNA mensageiro é processado principalmente em eukaryotos. E como que acontece o processamento do RNA ribossômico? Bom, aqui desse lado esquerdo, a gente tem um exemplo de como acontece o processamento do RNA ribossômico em prokaryotos. Então, eu vou ter uma molécula de DNA com gêne para os RNAs ribossômicos, ele vai ser transcrito, só que esse precursor aqui, ele vai ser processado. E eu vou ter a participação de endorribonucleases, que são algumas nucleases que conseguem clivar o meu DNA, o RNA, perdão, inclusive internamente. e vai gerar, portanto, esses diferentes fragmentos aqui, que já são os meus RNAs ribossômicos amadurecidos. Eu tenho o RNA ribossômico 16S, 23S e o 5S. Aqui no meio destacado em amarelo, eu tenho uma região que corresponde, na verdade, ao RNA transportador, mas ele é transcrito junto com esse precursor aqui dos RNAs ribossômicos. O processamento do RNA ribossômico de... O eucariotos é muito semelhante. Então, eu vou ter um transcrito primário, como a gente está vendo aqui, contendo inclusive 13 mil nucleotídeos. Mas esse transcrito primário vai ser processado e aí eu tenho a formação dos meus RNAs ribossômicos muito menores do que aquele RNA precursor que acabou de ser transcrito. O RNA transportador também sofre processamento, tanto em prokaryotos quanto em eucariotos. E o processamento do RNA transportador, ele inclui a remoção de introns, que a gente chama de splice, além disso, a remoção de sequências que estão na extremidade tanto 5' quanto na extremidade 3'. Na extremidade 3', eu ainda vou ter a adição de uma trinca, que é a trinca CCA, que vai ser adicionada na extremidade 3' de todos os RNAs transportadores. E, além disso, uma modificação que é muito comum no RNA transportador, é a modificação de inúmeras bases nitrogenadas. Então, como representado nessa figura aqui, eu tenho um transcrito primário de um RNA transportador. Aqui eu tenho uma região que, tanto na extremidade 5' quanto na extremidade 3', que vai ser clivado e vai ser retirado do meu transportador maduro. Além disso, eu tenho a remoção do íntron, que é o que eu chamo de splicing. tá? Ele não já... já não está presente mais aqui. Eu vou ter a adição na extremidade 3' e sempre na extremidade 3' dessa trinca CCA, exatamente como a gente está vendo aqui, sempre a adenina aqui vai ficar na extremidade 3'. Então, essa trinca CCA vai ser adicionada a qualquer RNA transportador. E, por último, eu tenho a modificação de algumas bases nitrogenadas que estão aqui representadas por esses pontinhos em vermelho. Finalmente, a gente tem... o processamento de um RNA mensageiro. É importante, antes de falarmos do processamento do RNA em si, que o DNA que vai dar origem ao RNA mensageiro, ele é composto por uma região chamada de exon e regiões chamadas de introns. As regiões que são de intron, elas necessariamente vão participar do meu pré-RNA mensageiro, que é o HN-RNA, contudo não... podem estar presentes no meu RNA mensageiro, que é o meu RNA maduro. Então, um dos processamentos do RNA mensageiro inclui essa retirada desses intros e a união dos exons. A primeira modificação que acontece, então, no RNA mensageiro, ela acontece lá na extremidade 5', tá? Que é a adição de um resíduo de guanina modificado, que eu chamo de CAP5'. Então, a... Ao primeiro nucleotídeo tem a adição dessa guanina modificada, que é essa 7-metilguanosina. E essa modificação eu chamo de CAP5'. Além disso, vai ter uma outra modificação lá na extremidade 3'. A gente viu que uma das modificações que acontecem na extremidade 3' é... clivagem de uma parte da extremidade 3' que está relacionada, inclusive, ao término da transcrição desse RNA. Só que, além disso, eu vou ter o que eu chamo de poliadenilação, que é a inserção de uma cauda poliar, é a inserção de uma série de adeninas aqui na extremidade 3'. Essas modificações nas extremidades, tanto 5' quanto 3', são muito importantes para esse RNA mensageiro quando ele chegar lá no citoplasma. Não somente para proteger essas extremidades de enzimas nucleares que vão degradar esse RNA, mas também vão ajudar a informar para todo o meu aparato de tradução qual é o local correto que tem que iniciar a tradução. Essa é a etapa da nossa próxima aula. Eu vou dar mais informações a respeito disso na próxima aula. Além do CAP5' e dessa cauda poliar na extremidade 3', acontece aquilo que eu falei, que vai ser a retirada do íntron e a união dos exons. E a esse procedimento, eu dou o nome de splicing. Então, esse processamento de RNA, ele acontece no núcleo. Então, assim que eu tenho um transcrito primário de RNA, que é o meu HnRNA, composto tanto por íntrons quanto por exons, Ele vai sofrer o CAP 5' na extremidade 5', que é a adição daquela 7-metilguanosina. Vai sofrer ainda também o splicing, que é a retirada dos introns e união dos exons, como a gente está vendo aqui. E vai sofrer ainda a poliadenilação, que é a adição daquela cauda poliar na extremidade 3'. Só depois desse processamento completo é que esse RNA mensageiro consegue passar pelos poros da minha membrana nuclear. e chegar até o citoplasma, onde ele vai ser traduzido. Esse processamento de RNA mensageiro, então, ele acontece em diferentes genes. Então, a gente tem representado aqui, por exemplo, um gene relativamente curto, que é o gene da beta-globina humana, que tem apenas 2.000 pares de nucleotídeos, e o outro gene muito maior, que é o gene do fator 8, também humano, que contém 200.000 pares de nucleotídeos. Então, em tanto em um que tem apenas... três exons, quanto nesse outro aqui, que tem uma quantidade muito maior de exons, acontece o splicing, que vai ser a retirada dos intros e união dos exons. Acontece que a gente tem a possibilidade de um mesmo transcrito inicial de RNA sofrer diferentes splicing, e aí a gente tem o nome de splicing alternativo. Aqui, por exemplo, eu tenho um DNA composto por três exons e dois intros. E aqui eu estou mostrando que esses íntrons precisam ser removidos e os éxons precisam ser unidos para que a gente tenha a molécula de RNA amadurecida. Contudo, acontecem duas possibilidades de splicing. Mais aqui à esquerda, eu vou ter apenas a retirada desses íntrons aqui representados em verde e a união desses três éxons. E à direita, eu mostro um outro tipo de splicing, em que a retirada desses dois introns leva consigo um exon 2. Então, eu tenho apenas a união do exon 1 com o exon 3. Isso não é uma mutação, tá? Esses diferentes tipos de splicing podem acontecer, por exemplo, em diferentes locais. Como eu vou mostrar para vocês aqui, como acontece nas células da tireoide e nas células do cérebro. Então, eu tenho... um gene aqui composto por, por exemplo, diferentes exons e diferentes íntrons. E esse mesmo gene vai ser transcrito tanto nas células da tireoide quanto nas células do cérebro nesse transcrito primário, contendo todos esses íntrons representados de verde e esses seis exons. Só que os splicing que acontecem nesses diferentes locais, ele também é diferente e dá origem a proteínas diferentes, então não é uma mutação. É a forma que o nosso sistema encontrou, por exemplo, de um mesmo transcrito e dar origem a diferentes proteínas. Então, qual que é o splicing que acontece nas células da tireoide? Então, nas células da tireoide, aqui, quando acontece a remoção desses íntrons aqui representados em verde, ele leva consigo os exos 5 e 6. portanto o RNA mensageiro final ele só tem os exos 1, 2, 3 1, 2, 3 e 4 e aí eu tenho a produção do hormônio calcitonina por essas células. Aqui nas células do cérebro eu tenho a retirada desses índromes aqui que leva consigo o exon 4 e eu vou ter a união dos exons 1, 2, 3, 5 e 6 nesse meu RNA mensageiro maduro final e ele vai fazer a tradução, vai ser responsável pela tradução de um peptídeo que está relacionado com o gene da calcitonina. Então, só para que a gente possa ter uma ideia, aqui eu tenho o gene da alfotropomiosina de camundongos e eu estou mostrando aqui como que a gente pode ter diferentes splicing para gerar diferentes proteínas, como aqui, o RNA mensageiro do músculo estriado, aqui o RNA mensageiro do músculo liso, aqui o RNA mensageiro de fibroblasto. Então, de um mesmo gene, eu tenho a possibilidade de diferentes splicing acontecer e diferentes proteínas surgirem. Acontece que às vezes uma mutação pode acontecer exatamente nas regiões responsáveis por esses splicing. E aí eu vou mostrar para vocês diferentes mutações que são responsáveis por essa síndrome que é a beta-talassemia. O meu transcrito normal, que está representado aqui na letra A, ele é composto por três exons, representados aqui em azul escuro, e eu tenho dois... introns aqui representados por amarelo. Então, o splice normal vai retirar esses dois introns e unir esses três êxodos em azul. Contudo, já foi observado, por exemplo, em algumas pessoas que têm beta-talassemia, que a alteração de um único nucleotídeo aqui, mais ou menos, nessa região, fez com que o sítio que é responsável pelo splice não seja mais reconhecido. E aí só vai acontecer o splicing que vai retirar esses dois introns de uma vez. E a retirada desses dois introns vai levar consigo esse segundo exon. Então, o RNA mensageiro dessas pessoas só possui o exon 1 e o exon 3. Aqui, nessa outra opção, eu também tenho pessoas com essa mutação e que estão no gene da beta-globina, que também possuem a beta-talassemia. O que aconteceu foi a substituição aqui de um núcleo tídeo que retirou essa clevagem que a gente tem aqui e trouxe ela para cá. Isso fez com que aumentasse o meu exon 3. Então, eu vou ter a retirada do intron, mas não é mais o intron com seu tamanho original, porque o intron foi encurtado e o exon foi ampliado. Então, eu tenho que reenhar o mensageiro composto pelo exon 1 e 2 normalmente, mas o exon 3 é o... um pouco alterado. Então, eu tenho uma proteína diferente do que eu deveria ter. E o que acontece em algumas outras pessoas é uma mutação que gera, na verdade, um outro sítio de clivagem que acaba gerando um exon extra. Então, eu tenho o exon 1, 2 e 3 normalmente, mas entre eles eu tenho esse novo exon aqui que não está presente no meu gene original. Ele surgiu por conta de mutações que... que geraram um novo sítio de splicing e acabou gerando esse exo extra aqui. Um outro tipo de processamento presente em eucariotos também, que está relacionado com a edição de RNA. E isso acontece também em diferentes regiões do corpo. Então, um transcrito primário, ele vai ser, por exemplo, já vou pegar essa trinca aqui como exemplo. Nós temos aqui, ó. o GTT como molde e no meu RNA mensageiro eu vou ter essa trinca CAA como presente no meu RNA mensageiro maduro. No fígado, essa trinca CAA, ela não é editada e todo esse meu transcrito aqui de RNA mensageiro vai ser traduzido no fígado para uma proteína que é uma apolipoproteína e que tem 4.563 aminoácidos. Só que esse mesmo transcrito, lá no intestino, sofre uma edição. E essa edição, ela não é uma mutação. Ela é uma edição que precisa acontecer no meu RNA mensageiro para que eu tenha, de fato, a proteína que eu espero nesse órgão, tá? E qual que é a edição que acontece no RNA? Então, ó, o meu DNA, ele é transcrito normalmente em CAA. Só que a citosina... No intestino, ela é desaminada. E a gente já viu que quando eu tenho uma citosina desaminada, ela se transforma em uma uracila. E essa uracila que surge aqui para mim, a trinca CAA, ela agora é transformada na UAA. E isso corresponde ao códon de parada. Então, eu tenho um encurtamento da minha proteína, porque minha proteína vai ser lida da tradução somente até esse códon. Ela vai ser encurtada. E aí eu vou ter uma proteína não mutada, eu vou ter a proteína que de fato eu preciso no intestino, que é também uma apolipoproteína, só que ela é menor, ela tem 2.153 aminoácidos, tá? Então, a edição de RNA, ela não é uma mutação, ela é uma edição que acontece normalmente, tá? Para o mesmo transcrito em um outro órgão, para que eu tenha uma outra proteína. É claro que são proteínas muito semelhantes, mas são proteínas que são distintas entre si, tá? Bom, então essas eram as informações que eu precisava de passar para vocês de transcrição e de processamento de RNA e mais informações vocês vão encontrar lá nos capítulos correspondentes, tá bom? Muito obrigada.

intermediária ali do fluxo de informação genética, que está conectando aquela informação que estava armazenada na molécula de DNA para a fabricação das proteínas, que é a etapa seguinte que a gente vai ver. E essa etapa é muito importante, tanto é que é exatamente na transcrição que agem muitos processos do controle da expressão gênica. E é importante lembrar que transcrição e síntese de ERA nem sempre são sinônimos, por quê?

Quando eu falo de transcrição de RNA, eu estou usando obrigatoriamente uma molécula de DNA como molde para a síntese daquele RNA. Enquanto que alguns vírus, a gente viu nas aulas anteriores, que eles têm a capacidade de sintetizar um RNA como molde de um outro RNA. Então, é exatamente mesmo por isso que transcrição e síntese de RNA nem sempre são sinônimos. Então, quando eu falo a palavra transcrição, eu tenho que ter em mente que eu estou sintetizando um RNA tendo uma molécula de DNA como molde. Essa transcrição é muito semelhante ao processo de replicação que a gente viu nas aulas anteriores.

A diferença é que eu vou estar utilizando nucleotídeos de RNA para a gente compor esse ácido nucleico. Além disso, apenas uma das fitas de DNA vai ser utilizada como molde. Na replicação, ocorre a desnaturação das fitas de DNA e ambas são utilizadas como molde para o processo de replicação. E aqui na transcrição isso não vai ocorrer.

Obrigada. Apenas uma única fita é utilizada como molde. E para um gene específico, sempre vai ser aquela mesma fita simples que vai ser utilizada como molde para transcrição. Além disso, como eu estou falando de crescimento de um polímero de nucleotídeos de RNA, eu vou lembrar da aula de replicação que as RNAs polimerases, elas não precisam daquela extremidade 3'OH disponível de um nucleotídeo anterior para colocar o seu primeiro nucleotídeo. A RNA polimerase, então, ela não precisa de um primer.

Então, aqui na transcrição, a gente não vai falar da necessidade de um primer. Nessa imagem aqui, eu quero que vocês tenham sempre em mente, além disso, uma grande diferença da replicação, é que quando eu falo de replicação, em humanos, por exemplo, os 46 cromossomos têm que ser replicados, então as 46 moléculas vão sofrer replicação naquele momento da fase S do ciclo celular. E a molécula de DNA é replicada de uma extremidade à outra.

Quando eu falo de transcrição, não. Muita gente confunde isso. A transcrição não acontece de uma extremidade à outra da minha molécula de DNA. Ela só acontece de uma região específica, que é aquela região que corresponde ao gene que precisa ser transcrito naquele momento.

Então, se aqui eu estou delimitando um gene, por exemplo, Eu tenho a dupla fita de DNA, mas apenas uma das fitas vai ser utilizada como molde e ela necessariamente tem que ter sentido 3'', 5', porque o RNA que vai crescer, vai crescer no que eu chamo de sentido da vida, no sentido 5'', 3', porque qualquer ácido nucleico só cresce no sentido 5'', 3'. Importante lembrar que apesar de estar aqui representado um RNA mensageiro, qualquer RNA é transcrito dessa mesma forma. forma, eu tenho um molde de DNA para que ele seja transcrito em uma molécula de RNA. Então, aqui, mais uma vez, para a gente ter uma ideia de como acontece, eu tenho uma fita de DNA que está sendo utilizada como molde, ela obrigatoriamente tem esse sentido 3'', 5'', para que a molécula de RNA que está crescendo aqui ao lado, ela vai crescer no sentido 5'', 3'.

É. RNA polimerase coloca o nucleotídeo correto utilizando a complementariedade de bases. Então, se no DNA tem uma guanina, ela coloca um nucleotídeo que tem citosina.

Se no DNA tem citosina, ela coloca um nucleotídeo de guanina. Se no DNA tem uma adenina, ela coloca um nucleotídeo contendo uracila, porque a gente não vai ver base nitrogenada do tipo timina no RNA. E os novos nucleotídeos são sempre adicionados na extremidade 3'OH, com o estabelecimento de uma ligação fosfodiéster.

Quando a gente pensa em transcrição, a gente pensa sempre em expressão gênica. Por quê? Se um gene está sendo transcrito, ele está sendo expresso. Porque se for um RNA mensageiro, por exemplo, rapidinho aquele RNA mensageiro vai ser traduzido em proteína e vai haver expressão de fato daquele gene.

Lembrando aqui, conceito de gene, um gene é uma sequência de DNA que vai ser transcrita em RNA. Não necessariamente um gene vai dar uma proteína. Tem vários RNAs que são não codificantes, que não serão traduzidos em proteínas, que exercem o seu papel, a sua função, enquanto molécula de RNA. Por exemplo, RNA mensageiro e RNA transportador, tá?

Ou, desculpa, RNA ribossômico e RNA transportador. Então, aqui, o que eu quero mostrar para vocês é que existem pouquinhas diferenças entre prokaryotos e eukaryotos. E aqui eu estou representando uma imagem de...

procarioto. Lembrando que procarioto, ele não tem núcleo. Então, você não tem uma divisão física desses procedimentos do fluxo de formação genética. Então, um DNA, assim que ele for transcrito em RNA, que é essa imagem aqui em verde, esse RNA já está sendo utilizado para tradução, que é a etapa que nós vamos ver a seguir, para a formação de proteínas.

Isso não acontece em eucariotos, porque Porque aqui em eucariotos, a gente tem realmente uma separação física. O núcleo contém o DNA, portanto, a transcrição, assim como a replicação, vai acontecer no núcleo. Porque é no núcleo que está o DNA que vai servir de molde para o surgimento do RNA.

Nós vamos ver lá na frente que esse RNA, assim que ele é transcrito, ele não está capaz de exercer a sua função. Ele vai passar por alguns procedimentos que a gente chama de processamento. E aí eu vou ter o meu RNA maduro.

Esse RNA maduro vai para o citoplasma, que é lá que vai acontecer a terceira etapa do fluxo de formação genética, que é a tradução, que é tema da nossa próxima aula. Então, um DNA tem uma sequência específica que corresponde a um gene, e se esse gene precisa ser transcrito, essa região do gene precisa ser desnaturada, para que eu tenho DNA fita simples e a fita de DNA com sentido 3' e 5' serve de molde para o crescimento de um RNA 5' e 3'. Contudo, se uma fita de DNA está servindo de molde para um determinado gene, não quer dizer que ela vai ser um molde sempre para todos os genes.

Nessa imagem aqui de baixo, por exemplo, Para o gene A, é a fita de baixo que é a fita molde, então ela vai ser lida no sentido 3' e 5', para que o RNA cresça em sentido contrário, 5' e 3'. E isso acontece para o gene C também. Para o gene B, contudo, a fita molde é a fita de cima, então ela tem que ser lida no sentido inverso, como mostra essa setinha.

Ela vai ser lida no sentido 3' e 5', para que o RNA cresça no sentido 5' e 3'. Isso não é algo aleatório, tá? Então, se para o gene B, essa fita aqui de cima é a fita molde, sempre é ela que vai ser utilizada como fita molde, tá?

E como é que é que, então, o nosso organismo, né? Como é que até mesmo com os prokaryotos, o sistema que vai fazer o processo de transcrição consegue reconhecer? Primeiro, aonde começa um gene, que imagina, você tem uma molécula inteira de DNA com diferentes genes, como é que ele reconhece aonde...

começa e termina determinado gene. E ainda, qual das duas fitas é a fita molde? Porque tudo é composto de nucleotídeo.

Então, a gente vai dar agora uma introdução ao que a gente conhece como unidade de transcrição. Essa unidade de transcrição, ela está presente no DNA e ela é composta por três regiões, que eu conheço como região promotora, a região codificadora e a região de terminação, a região terminadora. três regiões compõem uma unidade de transcrição e as enzimas que vão participar do processo de transcrição, elas reconhecem essa unidade de transcrição. Essa unidade de transcrição, ela é reconhecida por essa região destacada em amarelo, que é a região promotora. Então, a molécula, ela consegue indicar aonde começa um gene através dos nucleotídeos que estão presentes nessa região para o motor.

Então, é ela que indica, olha... Aqui começa o gene e a fita molde é de cima ou é de baixo. Então, essa região promotora é importante para isso.

Quando a gente compara a molécula de DNA com o RNA, a gente percebe que não existe uma correspondência da região promotora. Por quê? A região promotora não é transcrita. Ela só está ali presente para que a gente possa saber onde se inicia o gene e qual é a fita do DNA que vai ser utilizada como molde. Mas ela não é transcrita.

Ao contrário da região terminadora, porque ela é transcrita, ela participa do RNA que foi transcrito. A transcrição que a gente vai dar o foco agora, ela é uma transcrição mais bem conhecida, com certeza. É uma transcrição que acontece em prokaryotos, mas ela é muito semelhante a eukaryotos, como a gente vai ver.

E o processo de transcrição, resumidamente, acontece da seguinte forma. A enzima que a gente vai falar, principalmente, é... a RNA polimerase, que está representada aqui no fundo, porque a RNA polimerase é uma enzima que vai fazer praticamente todo o processo. Por quê?

A RNA polimerase vai reconhecer a unidade de transcrição. Reconhecendo a unidade de transcrição, ela vai promover a desnaturação da fita de DNA. Então, ela atua como atividade semelhante à helicase, porque ela vai abrir as fitas de DNA. para que a que está no sentido 3' e 5' sirva de molde para a transcrição. Essa RNA polimerase, então, vai inserir os novos nucleotídeos de RNA, então vai fazer o crescimento dessa molécula de RNA, e ela vai ter que fazer um deslocamento, um deslocamento sobre a molécula de DNA para fazer o alongamento da cadeia de RNA.

Durante esse alongamento, é importante lembrar que a RNA polimerase está sempre desnaturando a fita de DNA que está à sua frente, para que ela tenha fita simples para servir de molde, e ela também vai promover a renaturação daquela fita que ficou atrás dela, que serviu de molde. Então, ela abre o DNA à frente dela e ela fecha o DNA que está atrás dela. E essa RNA polimerase também mantém todo o sistema estável.

A gente não precisa, por exemplo, de proteínas como as propriedades. proteínas SSB para estabilizar a fita simples de DNA. E essa RNA polimerase é que vai reconhecer aquela região terminadora e vai promover o término da transcrição, liberando a molécula de DNA para uma transcrição futura, liberando aquela molécula de RNA que acabou de ser sintetizada e liberando também a enzima que participou de todo o processo.

A RNA... A RNA polimerase de eucariotos, ela se diferencia um pouco dos procariotos. Essa aqui que eu vou falar para vocês é a RNA polimerase de procariotos. E ela tem essa enzima córea aqui, composta por duas subunidades alfa, beta, beta linha e ômega.

E esse cerne aqui da RNA polimerase é um cerne responsável pela inserção de novos nucleotídeos. Cada subunidade dessa possui uma função, mas o que eu quero que vocês entendam é que, dessa forma como ela está aqui representada, ela é capaz de adicionar novos nucleotídeos e, portanto, sintetizar a RNA. Contudo, ela não é capaz de reconhecer a região promotora.

Para isso, a gente precisa da formação de uma holoenzima, que é com a chegada do fator sigma. Então, esse fator sigma da RNA polimerase tem essa função específica de reconhecer a região promotora. Tanto é que uma vez reconhecida a região promotora e a RNA polimerase se liga a essa região promotora, esse fator sigma pode se deslocar, porque o restante da RNA polimerase consegue fazer a síntese, inclusive terminá-la depois, tá?

Aqui, nessa outra figura mais à direita, a gente tem um detalhamento de como essa RNA polimerase funciona. Eu tenho em azul representado o DNA e em verde o transcrito de RNA. Então, aqui a gente pode ver que a própria RNA polimerase vai desnaturar a fita de DNA para que essa aqui, ó, serva de molde para o surgimento desse RNA e que a própria RNA polimerase, ela vai renaturar a fita de DNA que anteriormente serviu de molde para o crescimento desse RNA.

Então, essa RNA polimerase, ela é uma enzima muito importante que tem bastante funções para que aconteça a transcrição. Essa RNA polimerase bacteriana é alvo de alguns antibióticos, como, por exemplo, a rifampicina, utilizada para o tratamento de tuberculose, de alguns casos de ranceníase, porque esse antibiótico previne o início da síntese da cadeia de RNA. Então, se a gente não tem a transcrição de RNA, a gente vai impedir a formação, por exemplo, das proteínas da bactéria.

Então, é muito interessante o uso desse antibiótico. Bom, mas essa RNA polimerase, ela vai ter que reconhecer, então, todas as regiões promotoras dos diferentes genes dos prokaryotos, tá? Aqui à direita, a gente está representando diferentes promotores de diferentes operons, tá?

A gente vai entrar em detalhes nas aulas seguintes do que é operon, mas, resumidamente, pense que é um conjunto de diferentes genes, tá? E para cada operon, então, eu vou ter um promotor. Então, eu não tenho um promotor só no prokaryoto. Por mais que ele tenha uma molécula só de DNA, ele tem vários genes, né? Então, eu tenho diferentes promotores também.

E como é que essa RNA polimerase reconhece esses diferentes promotores de diferentes genes? Então, todos os promotores, eles são compostos por nucleotídeos, mas eles têm umas regiões que a gente conhece como região de consenso. que estão localizados na posição menos 10 e menos 35. Esses números correspondem aos nucleotídeos anteriores ao primeiro nucleotídeo da região codificadora, que eu chamo de mais um. Portanto, eles estão atrás, eles compõem os promotores.

Então, nessa região menos 10 e menos 35, eu tenho regiões de nucleotídeos que se assemelham bastante. Então, são essas regiões que fazem com que o fator sigma reconheça que ali eu tenho uma unidade de transcrição, eu tenho uma região promotora, eu sei qual que é a fita molde e aí eu posso começar a transcrição daqueles genes. Bom, essa RNA polimerase aqui, então, que está sendo representada, ela é a região com o seu fator sigma, que vai reconhecer essa região promotora dos diferentes genes, ela que vai promover a abertura da fita da dupla hélice de DNA. para que a fita 3' e 5' sirva de molde para o surgimento desse RNA que está crescendo, sempre no sentido 5' e 3', porque a RNA polimerase coloca novos nucleotídeos na extremidade 3' OH que está aqui presente.

E é ela que vai fazer o enrolamento novamente do DNA que serviu como molde. Essa RNA polimerase, então, vai se deslocar por sobre a molécula de DNA e ela também... pode causar algumas torções que não são interessantes para a molécula de DNA. Então, além da RNA polimerase, a única outra enzima que a gente vai falar é a toposomerase, porque ela também pode retirar aquelas torções indesejáveis causadas pelo movimento da RNA polimerase. E essa RNA polimerase, assim como acontece com as DNAs polimerases, ela também tem uma capacidade de revisão, para que ela não...

para que ela não coloque nucleotídeos errados e isso possa gerar algum problema depois na etapa seguinte de tradução, por exemplo. Em bactérias, a gente tem conhecida e reconhecida dois formatos de terminação de transcrição. A gente os reconhece como terminação intrínseca, em que não há participação de proteínas, e além disso tem a terminação dependente de ro. Rho é uma proteína e existem, então, regiões, alguns determinados genes que precisam dessa proteína Rho para que ela possa encerrar a sua transcrição.

Importante lembrar que eu não tenho uma bactéria que tenha terminação intrínseca ou uma bactéria que tenha terminação dependente de Rho. Em uma mesma bactéria, eu tenho genes que podem ser de terminação intrínseca e outros genes que são dependentes de Rho para sua terminação. Como que isso acontece?

No caso da terminação intrínseca, em que não haverá a participação da proteína Rho, a RNA polimerase vai se deslocando sobre a molécula de DNA até que ela encontra essa região de terminação, ela reconhece essa região e ela faz uma pausa. E ela vai fazer uma pausa por quê? Nos casos da terminação intrínseca, no DNA, eu tenho uma sequência.

uma sequência de nucleotídeos que tem uma repetição invertida por exemplo se eu leio essa sequência aqui da fita de cima TGCC GCC AG aqui nessa outra fita embaixo eu tenho essa mesma sequência TGCC GCC AG E essas sequências aqui, elas são seguidas de uma sequência de adeninas. Então, o que vai acontecer especificamente com essa região quando esse DNA for transcrito? Essas sequências invertidas, assim que forem transcritas, elas vão formar esse herping, esse grampo aqui, porque essas regiões de sequências invertidas, assim que forem transcritas, ela vai dobrar sobre si mesma e... fazer essas ligações de hidrogênio aqui que vocês estão vendo. E esse grampo aqui, ele vai ser seguido por essa cauda de uracilas.

E esse dobramento aqui do RNA, ele vai acabar impedindo a polimerase de avançar a sua transcrição, vai ter uma pausa longa e isso vai fazer com que todo o sistema termine. Porque a RNA polimerase parada, ela vai parar de fazer transcrição e aí ela vai se deslocar, ela vai ser liberada assim como o RNA que acabou de ser transcrito e o DNA que acabou de ser utilizado como molde. Então, na terminação intrínseca, eu não tenho participação de nenhuma proteína acessória e eu tenho a formação desse grampo aqui, seguido por uma cauda de uracilas. Já na terminação dependente de Rho, o que vai acontecer? acontecer, né?

Eu tenho a RNA polimerase aqui representada por essa estrutura em roxo, ó, que tá fazendo a minha transcrição, e aqui eu tenho o RNA em formação. Esse RNA em formação, ele vai ser reconhecido pela proteína Rho, representado por essas bolinhas verdes aqui que vocês estão vendo, e a RNA polimerase, então, quando ela encontrar a região de terminação, a região terminadora, ela vai ter uma pausa, ela vai parar naquela região. E isso vai fazer com que... A proteína Rho, que estava aqui no início do RNA, ela vai se movendo pelo RNA em crescimento e ela vai chegar naquele local em que a RNA polimerase está parada. E essa proteína Rho, ela faz o desmembramento daquele híbrido de DNA e RNA, como se fosse uma helicase também, porque ela rompe as ligações de hidrogênio entre esse híbrido do DNA, que está servindo de molde, e do RNA em crescimento.

E isso vai fazer com que todo o sistema seja liberado. O DNA vai ser liberado, a RNA polimerase vai ser liberada, assim como a RNA que acabou de ser transcrito. Essa transcrição que a gente viu agora com um pouquinho mais de detalhes, ela acontece em prokaryotos, mas em eukaryotos é muito semelhante.

Então, eu tenho também uma região promotora em eukaryotos para ser reconhecida pela RNA polimerase. E eu também tenho regiões de consenso nessas regiões promotoras de eucariotos. E eucariotos, diferente de procariotos, a gente não tem os genes organizados em operons.

Então, praticamente, para cada gene, eu tenho uma região promotora. Então, são várias regiões promotoras dos meus vários genes. Então, eu tenho diferentes regiões de consenso.

Então, por exemplo, eu tenho duas regiões aqui localizadas, mais ou menos entre menos 40 e menos 60, que são sequências de guaninas e citosinas, assim como nessa sequência aqui, aproximadamente menos 100 nucleotídeos também. Tem a sequência catbox e a sequência tatabox, que são sequências também que estão presentes nos diferentes promotores, nos diferentes genes de eucariotos. Então, essas regiões são as regiões importantes para o... de onde se inicia, um gene que vai ser transcrito e qual é a fita que é utilizada como molde para aquela transcrição. Não podia ser diferente, é um pouquinho mais complexo, então eu tenho, no caso de eucariotes, diferentes RNAs polimerases.

Aqui eu estou trazendo a RNA polimerase 1, 2, 3, 4 e 5. A RNA polimerase 4 e 5 são encontradas em vegetais, então eu não vou dar detalhes a respeito dessas duas enzimas. Mas eu vou falar um pouquinho sobre a RNA polimerase 1, 2 e 3. A RNA polimerase 1, ela é encontrada no nucleolo e ela é responsável principalmente pela síntese de RNAs ribossômicos, com exceção do RNA ribossômico 5S. A RNA polimerase 2, encontrada no núcleo, e ela é responsável pela síntese do RNA mensageiro, só que a gente chama de HNRNA porque...

esse RNA ainda vai passar por um processo de amadurecimento para que ele seja um RNA maduro e assim eu o chame realmente de RNA mensageiro. Então, quando vocês virem por aí HN e RNA, ele corresponde ao RNA mensageiro, mas que ainda não sofreu processamento. Então, assim que ele é transcrito, ele é chamado de HN e RNA. e quem faz a sua transcrição é a RNA polimerase 2. E a RNA polimerase 3, ela é responsável principalmente pelas transcrições dos diferentes RNAs transportadores, mas também do RNA ribossômico 5S e outros pequenos RNAs nucleares.

Essa RNA polimerase de eucariotos, ela pode ser inibida por uma toxina chamada alfamanitina, que é isolado de um cogumelo, que é esse cogumelo aqui representado, manetofaloides, E é uma substância altamente tóxica e que bloqueia a etapa de alongação. Então, essa inibição dessa toxina nas RNAs polimerases é mais ou menos seletiva. Por exemplo, para a inibição da RNA polimerase 2, baixas concentrações dessa toxina já são suficientes. E uma alta concentração dessa toxina é necessária para a inibição da RNA polimerase 3. E em uma concentração muito alta, eu vou ter a inibição da RNA polimerase 1. E aí eu vou cessando o meu aumento, o meu alongamento das RNAs específicos. As RNAs polimerases de eucariotos, elas necessitam de proteínas chamadas de fatores de transcrição para o início da síntese.

Então, imagina fazendo um paralelo com o procarioto. Assim como a RNA polimerase de procarioto precisa do fator sigma para o reconhecimento da região promotora, As RNAs polimerases de eucariotas precisam de uma série de proteínas que a gente chama comumente de fatores gerais de transcrição para o reconhecimento da região promotora. São muitos desses fatores de transcrição, eu não quero que ninguém se atente ao nome deles especificamente, mas só para que a gente tenha um conhecimento de como o processo acontece.

Eu tenho a chegada primeiro de um fator de transcrição, que é o TF2D, que se liga àquela região de consenso chamada de Tata Box. Logo em seguida, eu tenho a chegada de novos fatores de transcrição, como TF2A, e aí eu vou ter ainda a chegada de outros fatores de transcrição, e aí sim eu tenho a chegada da minha RNA polimerase, e que vai se posicionar especificamente na região promotora que está sendo indicada, apresentada para a RNA polimerase. Por esses fatores de transcrição. Então, essa é a importância desses fatores de transcrição, tá? E depois que ela reconhece essa região promotora, aí sim a RNA polimerase, ó, ela pode fazer a sua transcrição.

Aqui eu tenho representado uma RNA polimerase 2, então eu tô fazendo a transcrição de um gene que vai dar origem a um RNA mensageiro, tá? E como que a... termina nessa transcrição de prokaryotos? A terminação em eukaryotos não está tão bem elucidada como a de prokaryotos, mas a gente já tem algumas informações importantes.

Então, por exemplo, a RNA polimerase 2, que sintetiza a RNA mensageiro, a gente já sabe, por exemplo, que ela sintetiza uma região muito além do que de fato corresponde ao RNA mensageiro. E essa sequência que é transcrita, ela vai ser cliff e isso é um indicativo da terminação para a RNA polimerase 2. A RNA polimerase 1, que sintetiza principalmente RNAs ribossômicos, ela requer um fator de término que se liga ao DNA, então a proteína acessória, assim como a gente viu para os fatores de transcrição. E a RNA polimerase 3, que transcreve principalmente RNAs transportadores, A gente já sabe que o...

O término da transcrição requer uma sequência finalizadora semelhante àquela sequência que a gente observou que surge da terminação intrínseca de prokaryotos. Esses RNAs, então, quando eles são transcritos, eles não estão prontos, eles estão maduros, eles não conseguem exercer o seu papel na célula. Então, esses RNAs vão passar por um processo de amadurecimento que a gente chama de processamento de RNA.

O processamento de RNA, ele acontece para RNA ribossômico, transportador e mensageiro. Acontece que, para prokaryotos, o RNA mensageiro não é comumente processado. Por quê?

Lembrando que não existe uma separação física dessas etapas do fluxo da informação genética em prokaryotos, porque não tem um núcleo delimitando ali aonde vai estar localizado o meu DNA e aonde vai acontecer a minha transcrição. Então, o RNA mensageiro, por exemplo, começou a ser transcrito e a gente já tem o acoplamento pelos ribossomos ali no início para que aconteça a tradução. Então, o processamento de RNA que a gente vai ver principalmente em prokaryotos é do RNA ribossômico e do RNA transportador.

O RNA mensageiro é processado principalmente em eukaryotos. E como que acontece o processamento do RNA ribossômico? Bom, aqui desse lado esquerdo, a gente tem um exemplo de como acontece o processamento do RNA ribossômico em prokaryotos. Então, eu vou ter uma molécula de DNA com gêne para os RNAs ribossômicos, ele vai ser transcrito, só que esse precursor aqui, ele vai ser processado.

E eu vou ter a participação de endorribonucleases, que são algumas nucleases que conseguem clivar o meu DNA, o RNA, perdão, inclusive internamente. e vai gerar, portanto, esses diferentes fragmentos aqui, que já são os meus RNAs ribossômicos amadurecidos. Eu tenho o RNA ribossômico 16S, 23S e o 5S.

Aqui no meio destacado em amarelo, eu tenho uma região que corresponde, na verdade, ao RNA transportador, mas ele é transcrito junto com esse precursor aqui dos RNAs ribossômicos. O processamento do RNA ribossômico de... O eucariotos é muito semelhante. Então, eu vou ter um transcrito primário, como a gente está vendo aqui, contendo inclusive 13 mil nucleotídeos.

Mas esse transcrito primário vai ser processado e aí eu tenho a formação dos meus RNAs ribossômicos muito menores do que aquele RNA precursor que acabou de ser transcrito. O RNA transportador também sofre processamento, tanto em prokaryotos quanto em eucariotos. E o processamento do RNA transportador, ele inclui a remoção de introns, que a gente chama de splice, além disso, a remoção de sequências que estão na extremidade tanto 5' quanto na extremidade 3'. Na extremidade 3', eu ainda vou ter a adição de uma trinca, que é a trinca CCA, que vai ser adicionada na extremidade 3' de todos os RNAs transportadores. E, além disso, uma modificação que é muito comum no RNA transportador, é a modificação de inúmeras bases nitrogenadas.

Então, como representado nessa figura aqui, eu tenho um transcrito primário de um RNA transportador. Aqui eu tenho uma região que, tanto na extremidade 5' quanto na extremidade 3', que vai ser clivado e vai ser retirado do meu transportador maduro. Além disso, eu tenho a remoção do íntron, que é o que eu chamo de splicing.

tá? Ele não já... já não está presente mais aqui.

Eu vou ter a adição na extremidade 3' e sempre na extremidade 3' dessa trinca CCA, exatamente como a gente está vendo aqui, sempre a adenina aqui vai ficar na extremidade 3'. Então, essa trinca CCA vai ser adicionada a qualquer RNA transportador. E, por último, eu tenho a modificação de algumas bases nitrogenadas que estão aqui representadas por esses pontinhos em vermelho.

Finalmente, a gente tem... o processamento de um RNA mensageiro. É importante, antes de falarmos do processamento do RNA em si, que o DNA que vai dar origem ao RNA mensageiro, ele é composto por uma região chamada de exon e regiões chamadas de introns. As regiões que são de intron, elas necessariamente vão participar do meu pré-RNA mensageiro, que é o HN-RNA, contudo não... podem estar presentes no meu RNA mensageiro, que é o meu RNA maduro.

Então, um dos processamentos do RNA mensageiro inclui essa retirada desses intros e a união dos exons. A primeira modificação que acontece, então, no RNA mensageiro, ela acontece lá na extremidade 5', tá? Que é a adição de um resíduo de guanina modificado, que eu chamo de CAP5'. Então, a...

Ao primeiro nucleotídeo tem a adição dessa guanina modificada, que é essa 7-metilguanosina. E essa modificação eu chamo de CAP5'. Além disso, vai ter uma outra modificação lá na extremidade 3'.

A gente viu que uma das modificações que acontecem na extremidade 3' é... clivagem de uma parte da extremidade 3' que está relacionada, inclusive, ao término da transcrição desse RNA. Só que, além disso, eu vou ter o que eu chamo de poliadenilação, que é a inserção de uma cauda poliar, é a inserção de uma série de adeninas aqui na extremidade 3'.

Essas modificações nas extremidades, tanto 5' quanto 3', são muito importantes para esse RNA mensageiro quando ele chegar lá no citoplasma. Não somente para proteger essas extremidades de enzimas nucleares que vão degradar esse RNA, mas também vão ajudar a informar para todo o meu aparato de tradução qual é o local correto que tem que iniciar a tradução. Essa é a etapa da nossa próxima aula.

Eu vou dar mais informações a respeito disso na próxima aula. Além do CAP5' e dessa cauda poliar na extremidade 3', acontece aquilo que eu falei, que vai ser a retirada do íntron e a união dos exons. E a esse procedimento, eu dou o nome de splicing. Então, esse processamento de RNA, ele acontece no núcleo. Então, assim que eu tenho um transcrito primário de RNA, que é o meu HnRNA, composto tanto por íntrons quanto por exons, Ele vai sofrer o CAP 5' na extremidade 5', que é a adição daquela 7-metilguanosina.

Vai sofrer ainda também o splicing, que é a retirada dos introns e união dos exons, como a gente está vendo aqui. E vai sofrer ainda a poliadenilação, que é a adição daquela cauda poliar na extremidade 3'. Só depois desse processamento completo é que esse RNA mensageiro consegue passar pelos poros da minha membrana nuclear.

e chegar até o citoplasma, onde ele vai ser traduzido. Esse processamento de RNA mensageiro, então, ele acontece em diferentes genes. Então, a gente tem representado aqui, por exemplo, um gene relativamente curto, que é o gene da beta-globina humana, que tem apenas 2.000 pares de nucleotídeos, e o outro gene muito maior, que é o gene do fator 8, também humano, que contém 200.000 pares de nucleotídeos. Então, em tanto em um que tem apenas...

três exons, quanto nesse outro aqui, que tem uma quantidade muito maior de exons, acontece o splicing, que vai ser a retirada dos intros e união dos exons. Acontece que a gente tem a possibilidade de um mesmo transcrito inicial de RNA sofrer diferentes splicing, e aí a gente tem o nome de splicing alternativo. Aqui, por exemplo, eu tenho um DNA composto por três exons e dois intros.

E aqui eu estou mostrando que esses íntrons precisam ser removidos e os éxons precisam ser unidos para que a gente tenha a molécula de RNA amadurecida. Contudo, acontecem duas possibilidades de splicing. Mais aqui à esquerda, eu vou ter apenas a retirada desses íntrons aqui representados em verde e a união desses três éxons.

E à direita, eu mostro um outro tipo de splicing, em que a retirada desses dois introns leva consigo um exon 2. Então, eu tenho apenas a união do exon 1 com o exon 3. Isso não é uma mutação, tá? Esses diferentes tipos de splicing podem acontecer, por exemplo, em diferentes locais. Como eu vou mostrar para vocês aqui, como acontece nas células da tireoide e nas células do cérebro. Então, eu tenho...

um gene aqui composto por, por exemplo, diferentes exons e diferentes íntrons. E esse mesmo gene vai ser transcrito tanto nas células da tireoide quanto nas células do cérebro nesse transcrito primário, contendo todos esses íntrons representados de verde e esses seis exons. Só que os splicing que acontecem nesses diferentes locais, ele também é diferente e dá origem a proteínas diferentes, então não é uma mutação.

É a forma que o nosso sistema encontrou, por exemplo, de um mesmo transcrito e dar origem a diferentes proteínas. Então, qual que é o splicing que acontece nas células da tireoide? Então, nas células da tireoide, aqui, quando acontece a remoção desses íntrons aqui representados em verde, ele leva consigo os exos 5 e 6. portanto o RNA mensageiro final ele só tem os exos 1, 2, 3 1, 2, 3 e 4 e aí eu tenho a produção do hormônio calcitonina por essas células.

Aqui nas células do cérebro eu tenho a retirada desses índromes aqui que leva consigo o exon 4 e eu vou ter a união dos exons 1, 2, 3, 5 e 6 nesse meu RNA mensageiro maduro final e ele vai fazer a tradução, vai ser responsável pela tradução de um peptídeo que está relacionado com o gene da calcitonina. Então, só para que a gente possa ter uma ideia, aqui eu tenho o gene da alfotropomiosina de camundongos e eu estou mostrando aqui como que a gente pode ter diferentes splicing para gerar diferentes proteínas, como aqui, o RNA mensageiro do músculo estriado, aqui o RNA mensageiro do músculo liso, aqui o RNA mensageiro de fibroblasto. Então, de um mesmo gene, eu tenho a possibilidade de diferentes splicing acontecer e diferentes proteínas surgirem.

Acontece que às vezes uma mutação pode acontecer exatamente nas regiões responsáveis por esses splicing. E aí eu vou mostrar para vocês diferentes mutações que são responsáveis por essa síndrome que é a beta-talassemia. O meu transcrito normal, que está representado aqui na letra A, ele é composto por três exons, representados aqui em azul escuro, e eu tenho dois...

introns aqui representados por amarelo. Então, o splice normal vai retirar esses dois introns e unir esses três êxodos em azul. Contudo, já foi observado, por exemplo, em algumas pessoas que têm beta-talassemia, que a alteração de um único nucleotídeo aqui, mais ou menos, nessa região, fez com que o sítio que é responsável pelo splice não seja mais reconhecido.

E aí só vai acontecer o splicing que vai retirar esses dois introns de uma vez. E a retirada desses dois introns vai levar consigo esse segundo exon. Então, o RNA mensageiro dessas pessoas só possui o exon 1 e o exon 3. Aqui, nessa outra opção, eu também tenho pessoas com essa mutação e que estão no gene da beta-globina, que também possuem a beta-talassemia.

O que aconteceu foi a substituição aqui de um núcleo tídeo que retirou essa clevagem que a gente tem aqui e trouxe ela para cá. Isso fez com que aumentasse o meu exon 3. Então, eu vou ter a retirada do intron, mas não é mais o intron com seu tamanho original, porque o intron foi encurtado e o exon foi ampliado. Então, eu tenho que reenhar o mensageiro composto pelo exon 1 e 2 normalmente, mas o exon 3 é o...

um pouco alterado. Então, eu tenho uma proteína diferente do que eu deveria ter. E o que acontece em algumas outras pessoas é uma mutação que gera, na verdade, um outro sítio de clivagem que acaba gerando um exon extra. Então, eu tenho o exon 1, 2 e 3 normalmente, mas entre eles eu tenho esse novo exon aqui que não está presente no meu gene original.

Ele surgiu por conta de mutações que... que geraram um novo sítio de splicing e acabou gerando esse exo extra aqui. Um outro tipo de processamento presente em eucariotos também, que está relacionado com a edição de RNA.

E isso acontece também em diferentes regiões do corpo. Então, um transcrito primário, ele vai ser, por exemplo, já vou pegar essa trinca aqui como exemplo. Nós temos aqui, ó.

o GTT como molde e no meu RNA mensageiro eu vou ter essa trinca CAA como presente no meu RNA mensageiro maduro. No fígado, essa trinca CAA, ela não é editada e todo esse meu transcrito aqui de RNA mensageiro vai ser traduzido no fígado para uma proteína que é uma apolipoproteína e que tem 4.563 aminoácidos. Só que esse mesmo transcrito, lá no intestino, sofre uma edição. E essa edição, ela não é uma mutação.

Ela é uma edição que precisa acontecer no meu RNA mensageiro para que eu tenha, de fato, a proteína que eu espero nesse órgão, tá? E qual que é a edição que acontece no RNA? Então, ó, o meu DNA, ele é transcrito normalmente em CAA.

Só que a citosina... No intestino, ela é desaminada. E a gente já viu que quando eu tenho uma citosina desaminada, ela se transforma em uma uracila. E essa uracila que surge aqui para mim, a trinca CAA, ela agora é transformada na UAA.

E isso corresponde ao códon de parada. Então, eu tenho um encurtamento da minha proteína, porque minha proteína vai ser lida da tradução somente até esse códon. Ela vai ser encurtada.

E aí eu vou ter uma proteína não mutada, eu vou ter a proteína que de fato eu preciso no intestino, que é também uma apolipoproteína, só que ela é menor, ela tem 2.153 aminoácidos, tá? Então, a edição de RNA, ela não é uma mutação, ela é uma edição que acontece normalmente, tá? Para o mesmo transcrito em um outro órgão, para que eu tenha uma outra proteína. É claro que são proteínas muito semelhantes, mas são proteínas que são distintas entre si, tá?

Bom, então essas eram as informações que eu precisava de passar para vocês de transcrição e de processamento de RNA e mais informações vocês vão encontrar lá nos capítulos correspondentes, tá bom? Muito obrigada.

Transcript for:03 - Processos de Transcrição e RNA

Transcript for:
03 - Processos de Transcrição e RNA