Transcrição e Tradução - Marilanda Bellini · Transcrição Síntesede RNA DNA RNA RNA polimerases devem reconhecer: O ponto de início da transcrição Qual das fitas deve ser

Transcrição e TraduçãoDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:

Fundamentos de Genética e Biologia Molecular

Turma: Fisioterapia (1o Ano)

Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

E-mail: [email protected]

Blog: http://marilandabellini.wordpress.com

Dogma Central

DNADNA DNADNA

RNARNA

(Transcrição)

Replicação

DuplicaçãoDuplicação

2

RIBOSSOMORIBOSSOMO

PROTEÍNAPROTEÍNA

(Tradução)

Gene

Genética – MendelianaPorção do cromossomo que determina um único caráter (fenótipo).

Molecular – Beadle e Tatum, 1940Segmento de material genético que determina ou codifica uma enzima.

1 gene �� uma enzima (proteína)1 gene �� uma enzima (proteína)

Um gene codifica pelo menos uma cadeia polipeptídica, um tRNA, ou um rRNA, como produto final em Eucariotos.

Gene

Estrutura Geral de um Gene

DNA não-molde 5’ ACGTTTCGACCGG 3’DNA molde 3’ TGCAAAGCTGGCC 5’

RNA transcrito 5’ ACGUUUCGACCGG 3’

Gene: Íntrons e Éxons• Íntrons:

São sequências de DNA não-codificantes, intercalantes.Removidos por Reações de Recomposição (Splicing).

• Éxons:• Éxons:São as sequências de DNA que se expressam, codificam um gene.

Splicing

TranscriçãoDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:






TRANSCRIÇÃO

Diversidade & Complexidade

Expressão gênica

•Síntese de DNA � precisa e uniforme

•Transcrição � estado fisiológico da célula �

extremamente variável, para atender às suasnecessidades.

TRANSCRIÇÃOCaracterísticas Gerais: Fita DNA Molde

RNA

Complementar a Fita Molde de DNAMolde de DNA

Semelhante a fita de DNA não-molde

A=U

•Antiparalelismo

•Síntese 5’� 3’

RNA polimerases

Proteínas

DNA

Ligam-se e Processam

Síntese

mRNA.

Síntese

RNA polimerases

Proteínas

DNA

Ligam-se e Processam

Síntese

•RNA-polimerase (RNApol):•Não necessita de iniciador (primer)• Funções

�reconhecem sequências específicas de DNA e se ligam a elas�desnaturam DNA � expõem a

mRNA.

Síntese �desnaturam DNA � expõem a seqüência de nucleotídeos a ser copiada�mantém estável a dupla fita aberta�mantém estável fita híbrida �DNA:RNA�terminam síntese�restauram DNA � imediatamente após à da síntese

RNA POLIMERASE

RNA polimerase específica � síntese de RNAs específicos:

Tipo Localização Sintetiza

RNA pol I Nucléolo RNA Ribossômico (rRNA)RNA pol I Nucléolo RNA Ribossômico (rRNA)

RNA pol II Nucleoplasma RNA mensageiro (mRNA)

RNA pol III Nucleoplasma RNA transportador (tRNA)

MOLÉCULAS DE RNA

• RNA mensageiro

•carrega a informação copiada do DNA sob a forma deinúmeros triplets (trincas) cada um especificando umaminoácido.

• RNA transportador

•decifra o código representado pelo mRNA.

• RNA ribossômico

•associa-se com uma série de proteínas para formar osribossomos.

RIBOSSOMOS

Complexo RNA-proteína

Direciona o crescimento da cadeia polipeptídica

Move-se ao longo da cadeia de mRNA

Transcrição

Etapas:Etapas:Etapas:Etapas:1.1.1.1. Início:Início:Início:Início:2.2.2.2. Alongamento:Alongamento:Alongamento:Alongamento:2.2.2.2. Alongamento:Alongamento:Alongamento:Alongamento:3.3.3.3. Término: Término: Término: Término:

Transcrição

Etapas:Etapas:Etapas:Etapas:1.1.1.1. Início: Início: Início: Início:

ligação do complexo de iniciação e da ligação do complexo de iniciação e da ligação do complexo de iniciação e da ligação do complexo de iniciação e da RNA polimerase à região promotoraRNA polimerase à região promotoraRNA polimerase à região promotoraRNA polimerase à região promotoraligação do complexo de iniciação e da ligação do complexo de iniciação e da ligação do complexo de iniciação e da ligação do complexo de iniciação e da RNA polimerase à região promotoraRNA polimerase à região promotoraRNA polimerase à região promotoraRNA polimerase à região promotora

2. Alongamento:2. Alongamento:2. Alongamento:2. Alongamento:3. Término: 3. Término: 3. Término: 3. Término:

-50 -30 -10 +10 +30

+1

TranscriçãoInício (mRNA)

ATATTTTTATAAAA

3’ 5’Fita molde

•Seqüências PROMOTORAS � início da síntese

• elementos promotores: seqüências de 100 a 200 nucleotídeospróximos ao sítio de início da transcrição (-30) que possuemseqüências consenso TATAAAA denominadas “TATA box”.

• TF = fator de transcrição

5’ 3’

TATAAAAFita não-molde

-50 -30 -10 +10 +30

+1


TBP

ATATTTTTATAAAA

3’ 5’Fita molde

1 ) TFIID = Liga-se a TATA Box

TBP + proteinas associadas

5’ 3’


-50 -30 -10 +10 +30

+1


TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

3’ 5’Fita molde

1) TFIID = Liga-se a TATA Box


2 ) TFIIA

5’ 3’


-50 -30 -10 +10 +30

+1


TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB3’ 5’Fita molde



2 ) TFIIA

3) TFIIB

5’ 3’TATAAAA

Fita não-molde

-50 -30 -10 +10 +30

+1


TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB3’ 5’Fita molde



2 ) TFIIA

3) TFIIB

4) TFIIF = desespirilização do DNA

5’ 3’TATAAAA

TFIIF

Fita não-molde

-50 -30 -10 +10 +30

+1


TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

RNA pol II

3’ 5’Fita molde



2 ) TFIIA

3) TFIIB


5) RNA pol

5’ 3’TATAAAA

TFIIF

Fita não-molde


-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’ 3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

RNA pol II

TFIIF

3’ 5’TFIIE

Fita molde

Fita não-molde



2 )TFIIA

3) TFIIB


5) RNA polimerase II

6) TFIIE = se liga ao complexo de iniciação e ao DNA, após oponto de início da transcrição

5’ 3’TFIIF


-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’ 3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

RNA pol II

TFIIF

3’ 5’TFIIE

Fita molde

Fita não-molde



2 )TFIIA

3) TFIIB


5) RNA polimerase II

6) TFIIE = se liga ao complexo de iniciação e ao DNA, após oponto de início da transcrição

5’ 3’TFIIF

TranscriçãoInício

-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’ 3’

ATATTTTTATAAAA

RNA polimerase

3’ 5’Fita molde

Fita não-molde

Complexos de transcrição

Fator – Promotor

~

RNA polimerases (I, II e III)

+

Fatores específicos de cada enzima

� Ínicio da transcrição

5’ 3’

Transcrição

Etapas:Etapas:Etapas:Etapas:1.1.1.1. Início:Início:Início:Início:2.2.2.2. Alongamento:Alongamento:Alongamento:Alongamento:2.2.2.2. Alongamento:Alongamento:Alongamento:Alongamento:

Adição de nucleotídeos à cadeia Adição de nucleotídeos à cadeia Adição de nucleotídeos à cadeia Adição de nucleotídeos à cadeia polipeptídica, complementando a fita polipeptídica, complementando a fita polipeptídica, complementando a fita polipeptídica, complementando a fita molde de DNA.molde de DNA.molde de DNA.molde de DNA.

3. Término: 3. Término: 3. Término: 3. Término:

TranscriçãoAlongamento

-50 -30 -10 +10 +30

+1

TBP TFIIB

RNA pol II

3’5’

Fita moldeACGCTGTA

5’ 3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’TFIIE

Fita molde

Fita não-molde

Bolha de transcrição

ACGCTGTA

TGCGACAT

TTATTTAATAAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1

TBP TFIIB

RNA pol II

3’5’

Fita moldeACGCTGTA

5’ 3’

5’ 3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’TFIIE

Fita molde

Fita não-molde


ACGCTGTA

TGCGACAT

UGCGA TTATTTAATAAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1

TBP TFIIB

RNA pol II

3’5’

Fita moldeACGCTGTA

5’ 3’

5’ 3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’TFIIE

Fita molde

Fita não-molde


ACGCTGTA

TGCGACAT

UGCGACAU TTATTTAATAAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1

RNA pol II5’

5’ 3’

Fita não-molde5’ 3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’5’

TFIIE

Fita molde


ACGCTGTA

TGCGACAT

TTATTTAATAAA

UGCGACAU

CTTATTGAAUAAGAATAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’Molécula de RNA precursor

5’ 3’

5’

3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’

5’

TFIIE

Fita molde

Fita não-molde


TTATTTAAUAAA

AATAAA

GTACGCTGCATGCGAC


7 MG

-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’

Molécula de RNA precursor5’ 3’

5’

3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’

5’

TFIIE

Fita molde

Fita não-molde


TTATTTAAUAAA

AATAAA

GTACGCTGCATGCGAC

7-metil-guanosinaInício da traduçãoProtege contra nucleases

Transcrição

Etapas:Etapas:Etapas:Etapas:1.1.1.1. Início:Início:Início:Início:2.2.2.2. Alongamento:Alongamento:Alongamento:Alongamento:3.3.3.3. Término:Término:Término:Término:

Reconhecimento da sequência de término;Complexo de iniciação é desligado do DNA; RNApol é desligada do DNA;.As fitas do DNA são totalmente renaturadas;Adição de cauda de poli-A no RNA nascente.

TranscriçãoTérmino

-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’

Molécula de RNA precursor

7 MG5’ 3’

5’

3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’

5’

TFIIE

Fita molde

Fita não-molde


TTATTTAAUAAAAAUAAA

AATAAA

GTACGCTGCATGCGAC

ReconhecimentoReconhecimento dada sequênciasequência AAUAAAAAUAAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’

Molécula de RNA precursor 7 MG5’ 3’

AAUAAAAAUAAA

5’

3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’

5’

TFIIE

Fita molde

Fita não-molde

GTACGCTGTAAACGAATAAACATGCGACATTTGCTTATTT

ReconhecimentoReconhecimento dada sequênciasequência AAUAAAAAUAAA

AAUAAAAAUAAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1

5’


AAUAAAAAUAAA

5’

3’

TBP

ATATTTTTATAAAA

TFIIA

TFIIB

TFIIF

3’

5’

TFIIE

Fita molde

Fita não-molde

GTACGCTGTAAACGAATAAACATGCGACATTTGCTTATTT

Clivagem Endonucleotídicapoli-A endonuclease/polimerase

AAUAAAAAUAAA


-50 -30 -10 +10 +30

+1


AAUAAAAAUAAA

...ATATTTT...

TATAAAA 3’

5’

5’

3’Fita molde

Fita não-molde

...GTACGCTGTAAACGAATAAA...

CATGCGACATTTGCTTATTT

AAUAAAAAUAAA

Complexo de iniciação e RNA pol são desligados do DNA; As fitas do DNA são totalmente renaturadas.


CAUGCGACAUUUGCAAUAAA AAUAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Molécula de RNA precursor(íntrons + éxons)

7 MG

5’ 3’

Adição da cauda de poli-A(poli-A polimerase)

Cauda de poli-AEstabilidadeTransporte do núcleo para Citoplasma

RNA polimerase

• É essencial na transcrição...

(1ª etapa da expressão gênica)

c

c• Ausência de RNA polimerase � proteína

VIDA

• A inibição da RNA polimerase �

Correlação Clínica• Antibióticos e Toxinas

têm como alvo a RNA Polimerase:

– Toxina do cogumelo Amanita phalloides ou“chapéu da morte” � altamente tóxico.“chapéu da morte” � altamente tóxico.

• inibe a subunidade maior da RNA polimerase II �

inibindo a síntese de mRNA.

– Ação do antibiótico Rifampicina

• Tratamento de Tuberculose e Hanseníase

TranscriçãoSíntese de RNA

DNA � RNA

RNA polimerases devem reconhecer:O ponto de início da transcriçãoQual das fitas deve ser usada como molde – transcritaRegião promotora do DNA

Tipos de RNARNA ribossômicoRNA mensageiroRNA transportador

Tipos de RNA polimeraseRNA pol IRNA pol IIRNA pol III

Correlação Clínica

Processamento do RNA

• Reações de Recomposição – Splicing

– Processo de remoção de íntrons:

• Spliceossomo (mRNA);• Spliceossomo (mRNA);

• Autocatalítica (rRNA);

• Atividades Únicas de Nuclease e Ligase (tRNA).


Reações de Recomposição

• mRNA– Spliceossomo

• snRNPs

– Complexos proteína-RNA– Complexos proteína-RNA

• Clivagem íntrons

• Ligação éxons

Processamento do RNAReações de Recomposição

• rRNA– Autocatalítica

• Transferências de ligação fósfodiéster.

• Extremidade G - 3’-OH



• tRNA– Atividade de endonucleases e ligases



• tRNA– Atividade de endonucleases e ligases

• Endonuclease de recomposição;

• Cliva extremidades dos íntrons.



• tRNA– Atividade de endonucleases

e ligases

• Endonuclease de recomposição;

– Cliva extremidades dos íntrons.

• Ligase:

– Une as extremidades dos éxons.



SplicingProcessamento

TraduçãoDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:






TRADUÇÃO

• mRNA � proteína.

• Cada aminoácido é codificado na seqüência de DNA comoum códon contendo uma seqüência de três nucleotídeos.

• Moléculas de RNA transportador transferem a informaçãocontida no genoma à uma seqüência de aminoácidos nasproteínas.

RNA TRANSPORTADOR

• Liga-se quimicamente à umaminoácido específico;

• Pareia com a seqüência docodon do mRNA adicionandoo aminoácido que carrega àuma cadeia de peptídeoscrescente.

Tradução

Códon:

Anticódon: C G A C U G G A U C G C

Tradução

AminoAc: Ala Asp Leu Ala

CÓDIGO GENÉTICO

Relação entre a sequência de bases no DNA e a seqüênciacorrespondente de aminoácidos, na proteína, é chamada decódigo genético

O código genético encontra-se na forma de trincas – os códons

CÓDIGO GENÉTICO

Tradução:

CysMetAla

AspGlu

Phe HisRibossomo

Proteína

tRNA

aa livre

Gly

Molécula de mRNA

A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

5’ 3’

Direção do avanço do ribossomo

tRNA

codon

CysMetAla

AspGlu

Phe HisGly


Cys

5’ 3’

Asp

MetAla

Cys

GluPhe His

Gly


Asp

5’ 3’

Glu

MetAla

CysAsp

PheGly

His


Glu

5’ 3’

Phe

MetAla

CysAspGlu

GlyHis

Ile


Phe

5’ 3’

Gly

MetAla

CysAspGluPhe

HisIle

Lys


Gly

5’ 3’

His

MetAla

CysAspGluPheGly

Ile

Lys


His

5’ 3’

Ile

MetAla

CysAspGluPheGlyHis

Lys


Ile

5’ 3’

Lys

MetAla

CysAspGluPheGlyHisIle

Leu

G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A

Lys

5’ 3’

Leu

MetAla


Lys

Met

U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A

Leu

5’ 3’

Met

MetAla


LysLeu

Asn

G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G

MetLeu

5’ 3’

Asn

Met AlaCysAspGluPheGlyHisIle

LysLeuMet

Pro

G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C

AsnMet

5’ 3’

Pro

Met Ala CysAspGluPheGlyHisIle

LysLeuMetAsn

Gln

U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A

Pro

5’ 3’

Gln

Met Ala Cys AspGluPheGlyHisIle

LysLeuMetAsnPro

G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A

Gln

5’ 3’

Met Ala Cys Asp GluPheGlyHisIle

LysLeuMetAsnProGln

C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A

5’ 3’STOP

Ala Cys Asp Glu PheMet Gly

HisIle

LysLeu

MetAsn

ProGln

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A

5’ 3’STOP


HisIle

LysLeu

MetAsn

ProGln

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

5’ 3’STOP


HisIle

Gln LysPro Leu

Asn Met

A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

5’ 3’

Tradução

1 gene � 1 proteína

mRNA � Citoplasma

Ribossomo + tRNACódons + Anticódons = aminoácidos

Proteína

Referências• 1) LEWIS, B. Genes VII. 7a ed. Artmed Editora, 2001.

• 2) SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 2ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2001.

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