CAP5’

CAP5’

O CAP5’ consiste em uma ligação 5’-5’ entre o nucleotídeo inicial de um pre-mRNA e um nucleotídeo de guanina metilado (7-Metil-Guanosina) feita pela enzima ‘Guanilil-Transferase’ (veja a figura 1), sendo que a ligação é 5’-5’, o CAP5’ deixa uma segunda ‘ponta’ 3’OH à mostra (veja a figura 2).

Figura 1: mostra a extremidade 5’ de um pre-mRNA, vale a pena ressaltar que a enzima ‘Guanilil Transferase’ cataliza a ligação entre uma 7-Metil-Guanosina e um nucleotídeo de Purina (na figura, uma guanosina).

Figura 2: mostra a estrutura do CAP5’ já formado, perceba que a ligação 5’-5’ é feita por um trifosfato e a estrutura formada deixa outra extremidade OH à mostra.

mRNAs monocistrônicos

mRNAs monocistrônicos

Os mRNAs monocistrônicos estão presentes tanto em eucariotos quanto em procariotos, sendo que nos eucariotos são o único tipo possível (dentre monocistrônicos vs. policistrônicos).

- Em Eucariotos:

O mRNA possui um CAP5’  mais uma cauda poli-A cobrindo suas extremidades, ainda possui regiões que não serão traduzidas (UTRs, do inglês Untranslated Regions) e uma seqüencia concenso cahama ‘Seqüência de Kozak’ que possui o códon de iniciação ‘dentro’ dela. Essa ‘Kozak’ é necessária porque o códon de iniciação é o ‘AUG’, que codifica para o aminoácido ‘Metionina’, sendo assim é necessária uma sinalização para que o ribossomo saiba qual ‘AUG’ será o da iniciação (já que podem haver AUGs na UTR upstream e também AUGs no meio da região traduzida). Vale a pena ressaltar que o códon de término (que podem ser UAA ou UAG ou UGA) marca o início da região não-traduzida downstream (ou 3’), fazendo parte dela (afinal, apesar do papel importante no término da tradução, ele não é traduzido para nenhum aminoácido).

Veja o esquema abaixo:

Legenda: N=nucleotídeo qualquer; R=nucleotídeo de Purina(A ou G).

- Em Procariotos:

(em construção)

Transcrito Primário

Transcrito Primário
O transcrito primário é o produto ‘bruto’ da RNA polimerase, em procariotos isso seria o próprio mRNA, pronto para a tradução, já em eucariotos seria o pre-mRNA (do inglês precursor messenger RNA, às vezes chamado de hnRNA [heterogeneous nuclear RNA], porém vale a pena ressaltar que o pre-mRNA faz parte do pool de hnRNAs, afinal os hnRNAs são todos os RNAs ainda não processados presentes no núcleo celular) que é um RNA que contém regiões intrônicas e não possui CAP5’ nem cauda poli-A, isto é, ele ainda não consegue ser reconhecido como um RNA à ser traduzido, antes ele precisa passar pelo processamento para que a tradução ocorra.

Fita Molde

Fita Molde

Ao contrário da replicação, na transcrição o DNA não será copiado todo, sendo assim, para transcrever um gene é preciso que a RNA polimerase só ‘ollhe’ a seqüência ‘correspondente’ à proteína que a célula deseja sintetizar.

Observe a seqüência de DNA abaixo:

Sendo que a o RNA mensageiro deve ser sintetizado do seu 5’ para o seu 3’, se usássemos as duas fitas ficaria assim:

Percebe-se então que a leitura das duas fitas complementares resulta em dois peptídeos totalmente diferentes (geralmente é o que acontece), então a transcrição de um gene só pode ser feita em uma das fitas, a chamada ‘fita molde’, mas isso não significa que todos os genes estão eu uma só fita do DNA, o que acontece é que eles estão distribuídos diferentemente nas duas fitas, observe o esquema:

Veja que em cada fita os genes podem assumir lugares diferentes (representados por números e cores diferentes, deve-se lembrar de que nem todos os genes têm o mesmo tamanho, até o ‘mesmo gene’ em indivíduos diferentes da mesma espécie pode apresentar diferenças de tamanho e de seqüência) dentro do DNA (as bases que ‘separam’ um gene do outro estão representadas por ‘xises’ em cinza), perceba que pelo fato de a fita de mRNA ser sintetizada do seu 5’ para o seu 3’ e depois ser lido assim na tradução, o primeiro aminoácido estará mais perto do 5’ do mRNA que corresponderá no DNA à uma seqüência de bases que estará mais perto do 3’ do gene, por isso alguns genes estão representados com um ‘efeito espelho’ no esquema acima.

A RNA polimerase III

A RNA polimerase III
Essa RNA polimerase responde tanto a promotores upstream quanto downstream, esses promotores possuem seqüências consenso que nos promotores downstream servem se sítio de ligação para fatores de montagem que recrutam e posicionam um fator de posicionamento (que interage diretamente com o DNA) responsável pelo correto posicionamento da RNA polimerase III no sítio de iniciação, já em promotores upstream um fator de posicionamento diferente se liga a fatores de transcrição ancorados também em certas seqüências consenso do promotor para ser posicionado no DNA (extremamente parecido com o mecanismo da RNA polimerase II, mas são os tipos de seqüências consenso que ditarão a especificidade por uma ou outra RNA polimerase).

Seqüências Consenso

Seqüências Consenso

São seqüências bem conservadas nos diversos organismos vivos, um exemplo é o TATAbox que consiste, geralmente, em uma seqüência TATAA seguida por mais três bases T-A (T ou A) adicionais, esse TATAbox age como um módulo de ligação para fatores ligados à transcrição, se encontrando então na fita molde.

A RNA polimerase II

A RNA polimerase II                    

Essa RNA polimerase responde a um variado conjunto de elementos promotores que atuam em módulos, possuindo várias seqüências consenso que têm presença e distribuição variadas, isso muda a forma como cada gene é transcrito, a região promotora relativa a esse tipo de polimerase pode ter elementos promotores downstream, seqüências consenso upstream (geralmente responsáveis pela ligação de ativadores que estimulam a transcrição) e geralmente contém uma seqüência conservada ‘ao redor’ do sítio de iniciação (chamada de iniciador Inr). Todas essas seqüências são responsáveis pela formação de um complexo de pré-iniciação que utiliza, entre várias coisas, proteínas de ligação com o DNA, variados fatores de transcrição e geralmente ativadores para recrutar e posicionar a RNA polimerase II no sítio de iniciação, esse complexo também se junta a outro complexo que reconhece intensificadores (enhancers) que atuam na regulação da transcrição de um gene.

Além disso, essa RNA polimerase ainda possui uma ‘cauda’ chamada de CTD (do inglês: Carboxyl Tail Domain – ou Cauda Carboxi-Terminal) que atua no processamento do transcrito primário.

A RNA polimerase I

A RNA polimerase I

Essa RNA polimerase responde a um promotor chamado de ‘bipartido’ pois ele possui duas seqüências separadas entre si que atuam juntas para promover a transcrição do gene, um promotor ‘cerne’ que se situa ‘circundando’ o ponto de iniciação (ou seja, o ponto de iniciação está dentro da seqüência do promotor) mais um elemento promotor upstream (UPE, do inglês Upstream Promoter Element) que servem de sítio de ligação para fatores de transcrição que posicionam a RNA polimerase I no ponto de iniciação.

RNA polimerases

RNA polimerases

Existem RNA polimerases de procariotos e de eucariotos:

- Em procariotos existe uma única RNA polimerase, sendo assim, essa RNA polimerase procariótica é responsável, obviamente, por todo tipo de transcrição que ocorre na célula.

- Em eucariotos existem 3 tipos diferentes de RNA polimerases:

1. a RNA polimerase I transcreve genes que codificam para rRNAs (excluindo o rRNA 5S);

2. a RNA polimerase II transcreve todos os genes que codificam para proteínas e alguns genes para snRNAs;

3. já a RNA polimerase III transcreve genes que codificam para pequenos RNAs funcionais (como tRNAs, alguns snRNAs, o rRNA 5S, entre outros).

O Início

O Início

O processo de transcrição pode ocorrer por diferentes razões em genes diferentes, por exemplo, enquanto existem genes que tem o código para proteínas constitutivas (que estão presentes de forma constante na vida da célula, também chamados de genes housekeeping) outros podem codificar para proteínas que só são expressas (ou são mais expressas) em certas condições, como as HSPs (Heat Shock Proteins) que têm sua expressão aumentada em muito em condições de alta temperatura.

O controle dessa expressão acontece basicamente pelos promotores e intensificadores de cada gene, essas seqüências interagem com os fatores de transcrição para regular se os genes aos quais elas estão associadas serão transcritos ou não, sendo que elas podem se apresentar tanto upstream quando downstream em relação ao ponto de iniciação (que seria o primeiro nucleotídeo transcrito pelas RNA polimerases).

Devemos lembrar, porém, que a regulação ocorre diferentemente em procariotos e em eucariotos. Essa regulação pode ser positiva (mais freqüente em eucariotos, porém não única nem exclusiva), quando os reguladores são responsáveis por promover a transcrição, ou negativa (mais freqüente em procariotos, porém não única nem exclusiva), quando os reguladores são responsáveis por inibir a transcrição. Essa regulação também pode ser simples (única em eucariotos, mas não exclusiva), quando cada gene molecular tem seu próprio promotor (isso não quer dizer que dois genes não podem ter dois promotores iguais, aliás, promotores iguais, ou bem parecidos, são freqüentes para genes que codificam para proteínas constitutivas), ou em ‘Operon’ (mais freqüente e exclusiva de procariotos, mas não única), quando vários genes moleculares têm um único promotor comum. Vale a pena ressaltar que os mRNAs resultantes são diferentes nesse caso, os resultantes de ‘genes simples’ são mRNAs monocistrônicos, já os resultantes de ‘genes em Operon’ são mRNAs policistrônicos.

Transcrição

Transcrição

A transcrição pode ser dividida basicamente em três passos: o início (ou iniciação), a extensão e a terminação, sendo que em eucariotos pode ocorre ainda um processamento do transcrito primário para que o RNA possa servir de mensageiro propriamente dito.

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