Transcrição do DNA

O que é transcrição de DNA?

O Transcrição do DNA É o processo pelo qual as informações contidas no ácido desoxirribonucleico são copiadas na forma de uma molécula semelhante, o RNA, como uma etapa anterior para a síntese de proteína ou para a formação de moléculas de RNA que participam de múltiplos processos celulares de Grande importância (regulação da expressão genética, sinalização, etc.).

Embora não seja verdade que todos os genes de um organismo codificam para proteínas, é que todas as proteínas de uma célula, eucariótica ou procariota, são codificadas por um ou mais genes, onde cada aminoácido é representado por um conjunto de três DNA Bases (códon).

Processamento de genes eucarióticos (Fonte: Leonid 2/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0) via Wikimedia Commons)

A síntese da cadeia polipeptídica pertencente a qualquer proteína celular ocorre graças a dois processos fundamentais: transcrição e tradução; ambos extremamente regulamentados, pois esses são dois processos de grande importância para o funcionamento de qualquer organismo vivo.

O que é transcrição de DNA?

A transcrição implica a formação de um "molde" de uma molécula de RNA conhecida como "RNA mensageiro" (RNM) da sequência "padrão" codificada na região de DNA correspondente ao gene que deve ser transcrito.

Esse processo é realizado por uma enzima chamada RNA polimerase, que reconhece lugares especiais na sequência de DNA, se liga a eles, abre a fita de DNA e sintetiza uma molécula de RNA usando uma dessas cadeias de DNA complementares, como mofo ou padrão, até que você se encontre Outra sequência especial de detenção.

Tradução, por outro lado, é o processo pelo qual ocorre a síntese de proteínas. Consiste na "leitura" das informações contidas no RNM que foram transcritas de um gene, na "tradução" dos códons de DNA nos aminoácidos e na formação de uma cadeia polipeptídica.

A tradução das sequências nucleotídicas do mRNA é realizada por enzimas conhecidas como syntheticas aminoáculos, graças à participação de outras moléculas de RNA conhecidas como "RNA de transferência" (ARNT), que são anticodones dos códons contidos no RNM, que são uma cópia fiel da sequência de DNA de um gene.

Transcrição em eucariotos (processo)

Durante a transcrição nos eucariotos, o DNA é usado como um molde para criar um fio de RNA mensageiro com a ajuda da enzima RNA polimerase

Nas células eucarióticas, o processo de transcrição ocorre dentro do núcleo, que é a principal organela intracelular, onde o DNA está contido nos cromossomos. Comece com a "cópia" da região de codificação do gene que é transcrito em uma molécula de banda simples conhecida como RNA Messenger (RNM).

Como o DNA é confinado nessa organela, as moléculas de MRNM funcionam como intermediárias ou transportadores na transmissão da mensagem genética do núcleo para o citosol, onde ocorre a tradução do RNA e toda a maquinaria biossintética para síntese de proteínas (as ribosomas ).

O que são genes eukaryot?

Um gene consiste em uma sequência de DNA cujas características determinam sua função, uma vez que a ordem dos nucleotídeos nessa sequência é aquela que condiciona sua transcrição e tradução subsequente (no caso daqueles que codificam proteínas).

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Quando um gene é transcrito, ou seja, quando suas informações são copiadas na forma de RNA, o resultado pode ser um RNA não codificante (RNANC), que possui funções diretas na regulação da expressão genética, na sinalização celular, etc., Ou pode ser um RNA mensageiro (RNM), que será traduzido em uma sequência de aminoácidos em um peptídeo.

Representação da estrutura de uma geração eucariótica.Org/licenças/por/4.0) via Wikimedia Commons)

Que um gene tem um produto funcional na forma de RNA ou proteína depende de certos elementos ou regiões presentes em sua sequência.

Os genes, eucariotos ou procariontes, têm dois fios de DNA, um conhecido como "sentido" e outro "anti -século". As enzimas encarregadas da transcrição dessas seqüências "Leia" apenas uma das duas fios, tipicamente o fio "sentido" ou "codificação", que tem "direção" 5'-3 '.

Todo gene tem sequências regulatórias nas extremidades:

• Se as seqüências forem antes da região de codificação (que será transcrita) são conhecidas como "promotores".
• Se eles forem separados por muitas kilobases, elas podem ser "silenciador" ou "aprimoradas".
• As seqüências que estão mais próximas da região 3 'dos ​​genes são geralmente terminadores, que indicam a polimerase que deve ser interrompida e concluída a transcrição (ou replicação, conforme o caso).

A região do promotor é dividida em distal e proximal, de acordo com sua proximidade com a região de codificação. Está no final do gene 5 'e é o local que reconhece a enzima RNA polimerase e outras proteínas para iniciar a transcrição do DNA para o RNA.

Na parte proximal da região do promotor, os fatores de transcrição podem ser unidos, que têm a capacidade de modificar a afinidade da enzima com a sequência que transcreverá, para que sejam positivos ou regulados negativamente pela transcrição dos genes.

As regiões de aprimoramento e silenciador também são responsáveis ​​por regular a transcrição genética, modificando a "atividade" das regiões promoventes por sua união com elementos ativadores ou repressores "a montante" da sequência de codificação do gene.

Dizem que os genes eucarióticos estão sempre "desligados" ou "reprimidos" por padrão, então eles precisam de sua ativação através dos elementos de promoção para se expressar (transcrever).

Que são responsáveis ​​pela transcrição?

Qualquer que seja o corpo, a transcrição é realizada por um grupo de enzimas chamadas RNAs de polimerase, que semelhantes às enzimas encarregadas da replicação do DNA quando uma célula deve ser dividida, uma cadeia de RNA é especializada na síntese de uma cadeia de RNA De um dos fios de DNA do gene que é transcrito.

Os RNAs da polimerase são grandes complexos enzimáticos compostos por muitas subunidades. Existem diferentes tipos:

• RNA Polimerase I (Pol I): que transcreve os genes que codificam a subunidade ribossômica "grande".
• RNA Polimerase II (Pol II): que transcrevem genes de codificação de proteínas e produzem micro arns.
• RNA polimerase III (Pol III): que produzem o RNA de transferência usado durante a tradução e também o RNA correspondente à pequena subunidade do ribossomo.
• RNA Polimerase IV e V (Pol IV e Pol V): Eles são típicos das plantas e são responsáveis ​​pela transcrição do RNA de pequena interferência.

Qual é o processo?

Transcrição de genes eucarióticos (Fonte: Erinp.5000/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0) via Wikimedia Commons)

A transcrição genética é um processo que pode ser estudado como dividido em três fases: iniciação, alongamento e rescisão.

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Iniciação

Durante o início, a região promotora que promove o gene funciona como um local de reconhecimento para a RNA polimerase. É aqui que a maior parte da expressão genética é controlada

A RNA polimerase (colocamos como exemplo à RNA polimerase II) se junta à sequência da região promotora, que consiste em uma seção de 6 a 10 pares de bases na extremidade 5 'do gene, geralmente cerca de 35 pares de bases do Site inicial da transcrição.

A união da RNA polimerase leva à "abertura" da hélice dupla do DNA, separando os fios complementares. A síntese do RNA começa no local conhecido como "local de iniciação" e ocorre no endereço 5'-3 ', ou seja, "a jusante" ou da esquerda para a direita (por convenção).

O início da transcrição mediado pelo RNAS da polimerase depende da presença concomitante de fatores de transcrição de proteínas conhecidos como fatores de transcrição geral, que contribuem para a "localização" da enzima na região promotora.

Depois que a enzima começou a polimerizar, isso é "destacado" da sequência do promotor e dos fatores de transcrição geral.

Alongamento

Durante o alongamento, a polimerase pnal desliza através da corrente que serve como um molde

Ocorre à medida que a RNA polimerase é "move" ao longo da sequência de DNA e aumenta o RNA em crescimento, os ribonucleotídeos complementares com a fita de DNA que serve como "molde". À medida que o RNA da polimerase "passa" através da fita de DNA, ele é joa com seu fio anti -século.

A polimerização realizada pela RNA polimerase consiste em ataques nucleofílicos de oxigênio na posição 3 'da crescente cadeia de RNA ao fosfato “alfa” do próximo precursor nucleotídeo que será adicionado, com a conseqüente formação de títulos fosfodiéstres e a liberação de A a Molécula de pirofosfato (PPI).

O conjunto composto pela cadeia de DNA, RNA polimerase e o fio do RNA nascente é conhecido como bolhas ou complexo de transcrição.

Terminação

Quando a RNA polimerase atinge a região terminal do gene, o mensageiro de transcrição está completo. Então o RNA da polirase, a cadeia de DNA e o RNA mensageiro de transcrição são dissociados

A rescisão ocorre quando a polimerase atinge a sequência de terminação, que está localizada logicamente "a jusante" do local de iniciação da transcrição. Quando isso ocorre, tanto a enzima quanto o RNA sintetizado estão "desligados" da sequência de DNA que é transcrita.

A região de terminação normalmente consiste em uma sequência de DNA capaz de "dobrar" por si só, formando uma estrutura "Fork Loop" (inglês Loop de gancho de cabelo).

Após o término, a fita de RNA sintetizada é conhecida como transcrito primário, que é liberado do complexo de transcrição, após o que ou não pode ou pode ser processado pós -transcricionalmente (antes de sua tradução de proteínas, se necessário) através de um processo chamado " Corte e Empalme ".

Transcrição em procariotas (processo)

Como as células procarióticas não têm um núcleo envolvido por uma membrana, a transcrição ocorre no citosol, na região "nuclear" especificamente, onde o DNA cromossômico é concentrado (as bactérias têm um cromossomo circular).

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Dessa maneira, o aumento da concentração citosólica de uma determinada proteína é substancialmente mais rápida nos procariontes do que nos eucariotos, uma vez que os processos de transcrição e tradução ocorrem no mesmo compartimento.

Como estão os procariontes?

As agências procarióticas têm genes muito semelhantes aos eucariotos: os primeiros também usam regiões de promoção e regulamentação para transcrição, embora uma diferença importante tenha a ver com o fato de que a região promovente é frequentemente suficiente para alcançar uma expressão "forte" dos genes.

Nesse sentido, é importante mencionar que, em geral, os procariotos estão sempre "queimando" por padrão.

A região do promotor está associada a outra região, geralmente "a montante", que é regulada por moléculas repressivas e é conhecida como "região operacional".

Representação da estrutura de uma geração procariótica.Org/licenças/por/4.0) via Wikimedia Commons)

Uma diferença na transcrição entre procariontes e eucariotos é que normalmente os mensageiros eucarióticos são monocistronizados, ou seja, cada um contém as informações para sintetizar uma única proteína, enquanto nos procariontes para os quais podem ser monocistronia ou polistônico, onde apenas um RNM pode conter informações duas ou mais proteínas.

Assim, é sabido que os genes procarióticos que codificam para proteínas com funções metabólicas semelhantes, por exemplo, são encontradas em grupos conhecidos como operons, que são transcritos simultaneamente em uma forma de uma única molécula de RNA mensageiro.

Os genes procarióticos são densamente embalados, sem muitas regiões não codificadoras entre eles; portanto, uma vez transcritas em moléculas de RNA mensageiras lineares, elas podem ser traduzidas em proteína imediatamente (os ARNMs eucarióticos geralmente precisam de processamento subsequente).

O que é RNA da polimerase procariótica?

Organismos procarióticos, como bactérias, por exemplo, usam a mesma enzima de RNA polimerase para transcrever todos os seus genes, ou seja, aqueles que codificam subunidades ribossômicas e aqueles que codificam para diferentes proteínas celulares.

Nas bactérias E. coli A RNA polimerase é composta por 5 subunidades polipeptídicas, duas das quais são idênticas. Subunidades α, α, β, β 'compreendem a porção central da enzima e são montadas e de -labs durante cada evento de transcrição.

As subunidades α são aquelas que permitem a união entre DNA e enzima; A subunidade β se liga aos ribonucleotídeos trifosfato que serão polimerizados de acordo com o molde de DNA na molécula de mRNA em ascensão e a subunidade β 'se liga à referida fita do molde.

A quinta subunidade, conhecida como σ Participa do início da transcrição e é o que dá especificidade à polimerase.

Qual é o processo?

A transcrição em procariontes é muito semelhante à dos eucariotos (também é dividida em iniciação, alongamento e rescisão), existem algumas diferenças na identidade das regiões promoventes e a dos fatores de transcrição necessários para o exercício da RNA polimerase suas funções.

Embora as regiões promotoras possam variar entre os diferentes procariontes, existem duas sequências "consenso" preservadas que podem ser facilmente identificadas na região -10 (Tataat) e na região -35 (TTGACA) a montante da sequência de codificação.

Iniciação

Depende da subunidade σ da RNA polimerase, pois a interação entre o DNA e a enzima medeia, tornando -o capaz de reconhecer as sequências de promoção. A iniciação termina quando algumas transcrições abortivas de cerca de 10 nucleotídeos que são liberadas são produzidas.

Alongamento

Quando a subunidade σ é retirada da enzima, a fase de alongamento começa, que consiste na síntese de uma molécula de mRNA na direção 5'-3 '(aproximadamente 40 nucleotídeos por segundo).

Terminação

A rescisão em procariontes depende de dois tipos diferentes de sinais, pode depender de Rho e Independeste de Rho.

Esse dependente de Rho é controlado por esta proteína que "segue" a polimerase à medida que avança na síntese do RNA até o último que alcança uma sequência rica em guaninas (G), para e entra em contato com a proteína Rho, dissociando o DNA e RNA.

A rescisão independente de Rho é controlada por sequências específicas do gene, geralmente ricas em repetidas guanina-citosina (GC).