Conteúdo principal
Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 18
Lição 2: TranscriçãoEtapas da transcrição
Uma visão aprofundada de como funciona a transcrição. Iniciação (promotores), alongamento e terminação.
Pontos Principais:
- A transcrição é o processo no qual um gene da sequência de DNA é copiado (transcrito) para fazer uma molécula de RNA.
- RNA polimerase é a principal enzima de transcrição.
- A transcrição começa quando a RNA polimerase se liga a uma sequência promotora próxima ao início de um gene (diretamente ou através das proteínas auxiliares).
- A RNA polimerase usa uma das fitas de DNA (a fita molde) como uma referência para fazer uma molécula de RNA nova, complementar.
- A transcrição acaba num processo chamado terminação. A terminação depende das sequências no RNA, que sinalizam que a transcrição acabou.
Introdução
O que torna a morte por cogumelo cicuta verde mortal? Estes cogumelos obtêm seus efeitos letais ao produzir uma toxina específica, a qual se acopla a uma enzima crucial no corpo humano: a RNA polimerase.
A RNA polimerase é crucial porque ela executa a transcrição, o processo de copiar o DNA (ácido desoxirribonucleico, o material genético) em RNA (ácido ribonucleico, uma molécula similar porém de vida mais curta).
A transcrição é um passo essencial no uso da informação de genes em nosso DNA para fazer proteínas. As proteínas são as principais moléculas que dão estrutura às células e que as mantêm funcionando. Bloquear a transcrição com a toxina do cogumelo provoca falha hepática e morte, porque nenhum RNA novo - e portanto, nenhuma nova proteína - pode ser feito.
A transcrição é essencial para a vida e compreender como ela funciona é importante para a saúde humana. Vamos dar uma olhada no que acontece durante a transcrição.
Visão Geral da Transcrição
A Transcrição é o primeiro passo da expressão gênica.
Durante esse processo, a sequência de DNA de um gene é copiada em RNA.
Antes que a transcrição possa ocorrer, a dupla hélice de DNA deve se desenrolar próximo ao gene que está sendo transcrito. A região do DNA aberto é chamada de bolha de transcrição.
A transcrição usa uma das duas fitas de DNA expostas como molde; essa fita é chamada de fita molde. O produto de RNA é complementar à fita molde e é quase idêntico à outra fita de DNA, chamada de fita não molde (ou codificante). No entanto, existe uma diferença importante: no RNA recém-formado todos os nucleótidos T são substituídos por nucleótidos U.
O local no DNA de onde o primeiro nucleotídeo de RNA é transcrito é chamado de local
Se o gene transcrito codifica uma proteína (o que muitos genes fazem), a molécula de RNA será lida para fazer uma proteína em um processo chamado de tradução.
RNA polimerase
RNA polimerases são enzimas que transcrevem DNA em RNA. Usando um molde de DNA, a RNA polimerase constrói uma nova molécula de RNA através do pareamento de bases. Por exemplo, se houver um G no molde de DNA, a RNA polimerase adicionará um C à nova cadeia crescente de RNA.
A RNA polimerase sempre constrói uma nova fita de RNA na direção 5' para 3'. Isto é, ela só pode adicionar nucleótidos de RNA (A, U, C ou G) à extremidade 3' da cadeia.
As RNA polimerases são enzimas grandes com múltiplas subunidades, mesmo em organismos simples como bactérias. Seres humanos e outros eucariontes têm três tipos diferentes de RNA polimerase: I, II e III. Cada um deles se especializa em transcrever determinadas classes de genes. As plantas têm dois tipos adicionais de RNA polimerase, IV e V, que estão envolvidos na síntese de certos RNAs pequenos.
Transcrição: iniciação
Para iniciar a transcrição de um gene, a RNA polimerase liga-se ao DNA do gene numa região denominada promotor. Basicamente, o promotor informa à polimerase onde "se sentar" no DNA e começar a transcrever.
Cada gene (ou, em bactérias, cada grupo de genes transcritos juntos) tem seu próprio promotor. Um promotor contém sequências de DNA que deixam a RNA polimerase ou as suas proteínas auxiliares se ligarem ao DNA. Uma vez formada a bolha de transcrição, a polimerase pode iniciar a transcrição.
Promotores nas bactérias
Para obter uma melhor ideia de como funciona um promotor, vamos olhar um exemplo de bactérias. Um promotor bacteriano típico contém duas sequências de DNA importantes, os elementos
A RNA polimerase reconhece e se liga diretamente à essas sequências. As sequências posicionam a polimerase no ponto certo para iniciar a transcrição de um gene alvo e elas também asseguram que a mesma está apontando para direção correta.
Assim que a RNA polimerase se estabelece, ela abre o DNA e começa a trabalhar. A abertura de DNA ocorre no elemento
Os elementos
Promotores em humanos
Em eucariontes como humanos, a principal RNA polimerase em suas células não se liga diretamente aos promotores como a RNA polimerase bacteriana. Ao invés disso, proteínas acessórias chamadas fatores de transcrição basais (gerais) se ligam primeiramente ao promotor, auxiliando a RNA polimerase em suas células a obter um ponto de apoio no DNA.
Muitos promotores eucarióticos possuem uma sequência chamada de TATA box. O "TATA box" tem um papel muito similar ao elemento
Alongamento
Uma vez que a RNA polimerase está na posição do promotor, o próximo passo da transcrição — o alongamento — pode começar. Basicamente, o a longamento é a fase que a sequência de RNA fica mais longa, graças à adição de novos nucleotídeos.
Durante o alongamento, a RNA polimerase "caminha" ao longo de uma fita de DNA, conhecida como fita molde, da 3' para 5'. Para cada nucleotídeo no molde, a RNA polimerase adiciona um nucleotídeo de RNA correspondente (complementar) à extremidade 3' da fita do RNA.
O transcrito de RNA é quase idêntico à fita de DNA não molde ou codificante. Contudo, as fitas de RNA têm a base uracila (U) em vez de timina (T), assim como um açúcar ligeiramente diferente no nucleótido. Assim, como podemos ver no diagrama acima, cada T da fita codificante é substituído por um U no transcrito de RNA.
A figura abaixo mostra o DNA sendo transcrito por muitas RNA polimerases ao mesmo tempo, cada uma com uma "cauda" de RNA atrás dela. As polimerases próximas ao início do gene têm caudas de RNA curtas que ficam cada vez maiores à medida que a polimerase transcreve mais do gene.
Transcrição: terminação
A RNA polimerase vai continuar transcrevendo até encontrar sinais para parar. O processo de término da transcrição é chamado terminação e isso acontece uma vez que a polimerase transcreve uma sequência de DNA conhecida como terminador.
Terminação em bactérias
Existem duas estratégias de terminação principais encontradas em bactérias: Rho-dependente e Rho-independente.
Em terminações Rho-dependente, o RNA contém um sítio de ligação para uma proteína chamada fator Rho. O fator Rho se liga à essa sequência e começa a "subir" o transcrito em direção à RNA polimerase.
Quando ele alcança a polimerase na bolha de transcrição, o Rho puxa a transcrição do RNA e o molde de DNA se separa, liberando a molécula de RNA e terminando a transcrição. Outra sequência, encontrada mais tarde no DNA, chamada de ponto de parada da transcrição, faz com que a RNA polimerase pause e portanto ajuda o Rho alcançar.
Terminações Rho-independentes dependem das sequências específicas do modelo do DNA. Enquanto a RNA polimerase se aproxima do final do gene que está sendo transcrito, ele atinge uma região rica em nucleotídeos C e G. O RNA transcrito desta região se dobra de volta para si mesmo e os nucleotídeos complementares C e G se ligam. O resultado é um grampo de cabelo estável que faz com que a RNA polimerase fique presa.
Em uma terminação, o grampo de cabelo é seguido de um trechos de nucleotídeos U no RNA, que se pareiam com nucleotídeos A no modelo de DNA. A região complementar U-A da transcrição do RNA forma somente uma fraca interação com o modelo de DNA. isto, juntamente com a polimerase paralisada, produz instabilidade suficiente para a enzima cair e liberar o novo RNA transcrito.
O que acontece com o transcrito de RNA?
Após a terminação, a transcrição está concluída. Um transcrito de RNA que está pronto para ser utilizado na tradução é chamado de RNA mensageiro (RNAm). Em bactérias, os transcritos de RNA estão prontos para serem traduzidos logo após a transcrição. Na verdade, eles estão realmente prontos um pouco mais cedo do que isso: a tradução pode começar enquanto a transcrição ainda está acontecendo!
No diagrama abaixo, os RNAm estão sendo transcritos a partir de vários genes diferentes. Embora a transcrição ainda esteja em andamento, os ribossomos se ligaram a cada RNAm e começaram a traduzí-lo em proteína. Quando um RNAm está sendo traduzido por múltiplos ribossomos, diz-se que o RNAm e os ribossomos formam um polirribossomo.
Por que a transcrição e a tradução podem ocorrer simultaneamente para um RNAm em bactérias? Uma razão é que estes processos ocorrem na mesma direção de 5' para 3'. Isso significa que um pode seguir ou "perseguir" o outro que ainda está ocorrendo. Além disso, nas bactérias, não existem compartimentos internos de membranas para separar a transcrição da tradução.
O quadro é diferente nas células de seres humanos e outros eucariontes. Isso acontece porque a transcrição ocorre no núcleo de células humanas, enquanto a tradução ocorre no citosol. Além disso, em eucariotos, as moléculas de RNA precisam passar por etapas especiais de processamento antes da tradução. Isso significa que a tradução não pode começar até que a transcrição e o processamento de RNA estejam totalmente concluídos. Você pode aprender mais sobre esses passos no vídeo transcrição e processamento de RNA.
Quer participar da conversa?
Quais as principais diferenças e semelhanças entre a transcrição em eucariotos e procariotos?(3 votos)
Por que a RNA Polimerase escolhe a fita 35para a sua leitura ?(2 votos)- Essa parte da sequência do DNA que é conhecida como terminador está relacionada aos Introns?(1 voto)
Não, o terminador é para indicar que o processo de transcrição deve parar e ocorrem em ambos os tipos de células, enquanto introns são "excessos" retirados durante o processamento do RNAm de células eucariotas e podem estar em qualquer ponto da fita de RNA(2 votos)
- qual a sequência que corresponde a molécula de mRNA?(1 voto)