Como a vida funciona? O processo de Transcrição

1. Como a vida funciona?O processo de Transcrição Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

2. Dogma central O fluxo da informação é unidirecional Refutação definitiva da herança dos caracteres adquiridos

3. Transcrição • O que é?: processo de cópia do DNA em RNA • Pra quê serve? • Para ativação e desativação diferencial de genes • Define o repertório de genes ativos a cada instante, o transcriptoma • Muda de acordo com o tecido, alimentação, estímulos ambientais • Um entendimento fino e preciso da regulação da transcrição gênica define a adaptação do indivíduo ao meio, diferenciação celular, embriogênese, etc... • Genoma “ativo” no tempo

4. E onde fica o RNA? • É feito no núcleo e depois vai pro citoplasma • Mas procarioto não tem núcleo... • Por isso se diz que suatranscrição é acoplada com a tradução

5. O acoplamentotranscrição-tradução Atenção: só em procariotos Claro, eles não têm núcleo

6. Eucariotos O RNA vai para o citoplasma

7. E pra quê serve o RNA mesmo? • Ele é um intermediário do DNA (adaptador de Crick) para regular a produção de uma proteína • Quanto mais se “precisa” da proteína, mais RNA dela é produzido => Regulação da transcrição • Fatores de transcrição

8. RNAs bem-conhecidos • mRNA • tRNA • rRNA

9. Micro-RNAs • Pequenos RNAs não codificadores (ncRNA) com funções ainda não muito bem entendidas • Atuam na regulação fina da expressão gênica (interferência de RNA) • Atuam como ribozimas • O projeto ENCODE: maior parte do DNA é transcrito • Mattick: codificam a complexidade nos vertebrados complexos Model organisms ~32.000 genes ~18.000 genes ~22.000 genes ~26.000 genes

10. A primazia do mRNA • Custou em ser descoberto • Heterogêneo em tamanho • Pequena quantidade • Contém as instruções para a produção das proteínas que estão sendo necessárias em um determinado momento • O estudo de bibliotecas de cDNA (transcriptômica; genômica funcional) DNA-like RNA (mRNA) foi descoberto no fago T2

11. O RNA é “maior” que a proteína

12. O gene • O que é um gene? • Qual a estrutura molecular de um gene? • Depende... • De que organismos você está falando? • Procariotos X Eucariotos

13. Mesmo dentrodos eucariotos,há grande variação • Tamanho do geneinclui íntros e éxons

14. A sequência promotora ou O promotor

15. O gene procarioto • Gene X Operon • Promotor

16. Lac Operon • Operon de quebra do açúcar (carboidrato) Lactose • Três genes em sequência • Beta-galactosidase; Permease; Transacetilase • Transcritos num só RNA policistrônico • Região promotora e região operadora

17. Transcrição em procariotos

18. O gene eucarioto • Genes partidos no genoma • Processamento: Exons, introns • Promotores, enhancers

19. O RNA eucariótico

20. Processamento alternativo Fígado X Pâncreas Câncer X Normal

22. Fitas molde e codificadora

23. O molde é local • Genes podem estar numa ou noutra fita do DNA • A escolha da fita molde depende da localização e orientação do promotor

24. O estudo dos promotores Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

25. Os promotores procarióticos • -35 box e o TATA box

26. Heterogeneidade de sequência Reconhecimento pela unidade sigma A sequência exata determina a força do promotor

27. Enhancers • Os enhancers ou acentuadores são seqüências de DNA que aumentam a afinidade da maquinaria de transcrição por um certo promotor. Essas seqüências podem estar localizadas acima (upstream), abaixo (downstream) ou dentro do gene a ser transcrito e podem também estar distantes muitos milhares de pares de base deste, e em qualquer uma das fitas.

28. Síntese (simultânea) do RNA • A liberação imediata permite a síntese de muitas cópias de RNA ao mesmo tempo

29. A maquinaria de transcrição

30. RNA pol procariótica • Grande e complexa, a holoenzima RNA polimerase de E. coli possui 5 tipos de subunidades. A RNA polimerase interage com proteínas ativadoras e repressoras que modulam a taxa de expressão gênica nas células

31. RNA pols de eucariotos

32. Não é que parece com a replicação?

33. Síntese do RNA • A fita recém formada não permanece ligada com a fita de DNA molde A cadeia de RNA é deslocada e a hélice se ressocia

34. Subunidade Sigma -- σ • A subunidade sigma (s) da RNA polimerase é fundamental para o reconhecimento específico da região promotora. Ela, juntamente ao cerne da enzima, desliza ao longo do DNA à procura do promotor, não precisando desenrolar a dupla hélice nem ligar-se e desligar-se a ela repetidamente.

35. Sigma na iniciação da transcrição

36. Os fatores de transcrição: TF’s Fatores de iniciação

37. TATA binding protein • O processo começa com a ligação de TFIID ao TATA box ou seqüência TATA (sequência de DNA dupla hélice composta por nucleotídeos T e A) • A subunidade de TFIID que reconhece a seqüência TATA no promotor é denominada TBP (TATA binding protein)

38. Outras sequências promotoras • A seqüência TATA box não é a única que sinaliza o início da transcrição, mas é a mais importante e ubiqua • A ligação de TFIID provoca uma grande distorção no DNA da TATA box (localização de um promotor)

39. Complexo de iniciação da transcrição

40. Alongamento da transcrição e Processamento

41. Terminação da transcrição • Mecanismo pouco conhecido: pares de nucleotideos A-T precedida por uma seqüência de DNA duplamente simétrica (terminação intrínseca)

42. O processo de edição do mRNACapping, Poliadenilação e Splicing

43. O processamento do RNA eucariótico • CAP5’: guanina modificada identifica o mRNA • Cauda poli-A 3’ protege região codificadora (cds)

44. Cauda Poli-A • 200-300bp de adeninas na extremidade 3’ • Sinal AAUAAA • Complexo de poliadenilação • Garante que o gene será traduzido com toda informação

45. Fatores de poliadenilação • Ambos movimentam-se com a cauda de RNA polimerase e são transferidos à extremidade 3’ • CPSF estão associadas à TFIID CPSF CstF CstF (fator de estimulação à clivagem) CPSF (fator específico de clivagem e polialinação)

46. O RNA é clivado • A enzima poli-A polimerase adiciona Adenina • Proteínas de ligação à poli-A reúnem-se sobre a cauda.

47. Conservação da estrutura exônica • Frequentemente conservada • Senão... Provável caso interessante

50. Evolução por exon-shuffling • Embaralhamento de éxons • Éxons com funções específicas • Ligação a moléculas • Fosforilação (kinases) • Quebra de fosforilação (fosfatases) • Ao embaralhar os éxons, novos genes podem ser formados pela união de módulos funcionais • Introns-early X Introns-late theory