Transcrição – Fisiologia Humana

O DNA é a molécula onde nossa informação genética encontra-se armazenada.

Mas para que a informação contida no DNA se transforme nas proteínas que nos tornam o que somos, é necessário primeiramente produzir o RNA.

Em um processo chamado de transcrição. Vamos entender melhor a transcrição no fisiologia humana.

Para que a informação contida no DNA gere uma proteína, primeiramente uma molécula de RNA precisa ser sintetizada a partir do DNA, processo esse chamado de transcrição.

Uma vez que a molécula de RNA tenha sido produzida, agora é possível usar a informação contida nele para produzir uma proteína, processo chamado de tradução.

Todas as células, desde bactérias a células humanas, usam este mecanismo para expressar sua informação genética, por ser um princípio tão fundamental, é chamado de dogma central da biologia molecular.

É fundamental lembrar que o DNA localiza-se no núcleo, portanto, é lá que a transcrição ocorre, já a tradução ocorre no citoplasma.

Tanto o DNA como o RNA são constituídos por nucleotídeos, que são formados por uma base, um açúcar e um fosfato.

As bases são as estruturas fundamentais aqui. Observe que há quatro tipos distintos: Timina, Adenina, Citosina e Guanina.

No RNA, há uma pequena diferença: a Timina é substituída pela Uracila.

Observando o DNA, perceba que a Timina sempre se liga com a Adenina e a Citosina sempre se liga com a Guanina. Isso se chama complementaridade de bases.

O DNA é uma fita dupla e o RNA é uma fita simples. Recordar que no RNA, a Timina é substituída por uma Uracila.

Observe que a maior parte do DNA é formada por íntrons. Os íntrons não geram informação para a produção de proteínas. A informação para a produção de proteínas está contida nos éxons.

Por muito tempo, se chamou os íntrons de DNA lixo, mas já se descobriu algumas funções importantes destas regiões, como ainda veremos.

A menor parte do DNA codifica informações e são chamadas de éxons. Os éxons geram informações, portanto, as proteínas são formadas a partir da sequência dos éxons.

Um gene é um determinado segmento de DNA que inclui éxons e íntrons, onde as informações para gerar uma proteína está contida. Repare na figura que os éxons estão intercalados com íntrons, ou seja, para gerar uma proteína, todos esses éxons têm que ser lidos. Conforme formos passando pela aula, essa informação ficará mais clara.

A primeira etapa da expressão gênica é a da transcrição. Uma fita de RNA é produzida a partir do DNA. A enzima que produz uma molécula de RNA com base na sequência do DNA é a RNA polimerase.

Para que a RNA polimerase se ligue ao DNA, ela necessita da atividade dos fatores gerais de transcrição, que são proteínas que posicionam a RNA polimerase corretamente sobre o promotor. Aí você já deve estar se perguntando: o que é um promotor?

Promotor é a região do DNA onde os fatores gerais de transcrição e a RNA polimerase se ligam para iniciar a transcrição. A região promotora é rica em nucleotídeos Timina e Adenina, por isso essa região é chamada de TATA ou TATA box. Ela está localizada cerca de 25 nucleotídeos antes do ponto de início da transcrição e é o principal fator que sinaliza para o local de início da transcrição.

O conjunto formado pela RNA polimerase, mais o fator geral de transcrição e mais outras proteínas acessórias, formam o complexo de iniciação de transcrição. A fita na qual a RNA polimerase se liga é chamada de fita molde.

Para que o processo de transcrição tenha início, o complexo de iniciação de transcrição deve abrir a dupla fita do DNA, o que é possível em decorrência da presença no complexo de uma enzima chamada de DNA helicase.

Após isso, é que a RNA polimerase consegue se ligar ao promotor. Assim que o complexo começa a percorrer a fita molde, a RNA polimerase dissocia-se do complexo e continua sua atividade sozinha, dando início à fase de alongamento, onde o RNA informação cresce. A RNA polimerase usa nucleotídeos disponíveis no núcleo e os liga à fita molde do DNA.

Com base na complementaridade de bases, ou seja, sempre lembrando que a Adenina se liga com Timina e Citosina se liga com Guanina. Logo após a RNA polimerase ter dado início à transcrição, algumas proteínas ligam-se a ela, fatores de alongamento, impedindo sua dissociação do DNA. Conforme a molécula da DNA polimerase percorre a fita molde do DNA, ela vai adicionando mais nucleotídeos, formando uma molécula de RNA. Assim que os nucleotídeos são ligados à molécula de RNA, que está se formando rapidamente, eles se desligam do DNA, o que permite que outra molécula de RNA polimerase, logo atrás, continue sintetizando outra molécula de RNA. E isso torna o processo de transcrição muito mais rápido e eficiente. A molécula de RNA produzida a partir do molde da fita de DNA é chamada de RNA mensageiro. Nesse estágio, na verdade, ela ainda é chamada de pré-RNA mensageiro.

Lembrando que para atrair a RNA polimerase para o DNA, outras proteínas atuam e são chamadas de ativadores transcricionais. Outras proteínas também são necessárias para que todo o processo funcione.

A maior parte dos RNAs produzidos na transcrição é RNA mensageiro. Estes RNAs são codificadores, pois carregam consigo o código para a produção de proteínas. No entanto, a transcrição também produz RNAs não codificadores, onde a própria molécula do RNA é o produto final.

Em eucariotos, há três tipos de RNA polimerase: um, dois e três. Elas são bastante similares entre si.

O foco será na RNA polimerase dois, já que esta produz os RNAs mensageiros.

Esse vídeo mostra de forma mais simples o que acabou de ser descrito:

a formação da molécula de RNA mensageiro a partir da fita molde do DNA.

Veja que o RNA mensageiro é complementar à fita molde.

Aqui, uma representação do processo de transcrição. A RNA polimerase em roxo,

liga-se à molécula de DNA em laranja, com uma molécula de RNA mensageiro sendo produzida em verde.

Conforme o RNA mensageiro vai sendo produzido, ela precisa passar por alguns processos até atingir sua conformação final.

Antes disso, ela é chamado de pré-RNA mensageiro.

O primeiro desses passos é a adição de uma capa ou cap, que é uma guanina modificada em uma de suas extremidades. Esse cap é importante para a célula identificar o RNA mensageiro dos demais outros RNAs.

No núcleo, o cap se liga ao complexo de ligação ao cap e ajuda na exportação do RNA do núcleo.

Em seguida, ocorre o splicing, que é a remoção de íntrons do RNA mensageiro.

Por fim, ocorre a poliadenilação da outra extremidade do RNA.

Essas três etapas chamam-se de processamento do RNA mensageiro e é realizada por diversas proteínas situadas na cauda da RNA polimerase.

Importante: Quando a RNA polimerase sintetiza o RNA, ela copia toda a sequência do DNA, incluindo íntrons. Mas íntrons são regiões não codificantes e precisam ser removidos. A remoção dos íntrons é o splicing. Recordando a estrutura de um gene, vemos que as regiões codificantes, os éxons, são interpostos por trechos bem maiores de DNA não codificantes, os íntrons.

Já se chamou os íntrons de DNA lixo, visto que aparentemente não tinham nenhuma utilidade.

Portanto, a princípio, o processo de splicing é uma perda de tempo. Porém, mais recentemente tem-se descoberto que o splicing pode ser um processo importante para a recombinação gênica,

gerando proteínas diferentes a partir de uma mesma sequência de DNA.

O processo de splicing é realizado por uma estrutura chamada de spliceossomo, que é constituído por pequenos RNAs nucleares e proteínas.

De forma bem simplificada, o spliceossomo é constituído por cinco pequenos RNAs nucleares e proteínas associadas a eles, que formam as ribonucleoproteínas.

O spliceossomo liga-se à região do íntron, aproximando suas extremidades e formando uma estrutura em forma de laço.

As regiões que os íntrons se ligam ao RNA são clivadas e o íntron removido.

Lembre-se que esta é uma descrição muito simplificada.

Defeitos no mecanismo de splicing estão ligados a diversas doenças, como a doença de Parkinson, fibrose cística, retinite pigmentosa, atrofia muscular espinhal, câncer, demência frontotemporal, distrofia miotônica e envelhecimento precoce.

Os RNAs mensageiros são adequadamente processados e outros resíduos de RNA são retidos no núcleo e degradados por proteínas chamadas exonucleases,

que formam uma estrutura chamada exossomo.

Os RNAs mensageiros adequadamente processados são transportados para o citoplasma através dos complexos de poro nuclear.

Como essas moléculas são muito grandes para passar pelos poros, há um processo ativo para que isso ocorra.

Uma proteína que se liga ao RNA mensageiro, chamada de receptor de transporte nuclear, permite que ela passe pelo poro.

Uma vez no citoplasma, o RNA mensageiro será usado para produzir proteínas, no processo chamado de tradução.

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Obrigado por assistir o vídeo e até a próxima.