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:
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
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
TranscriçãoInício (mRNA)
TBP
ATATTTTTATAAAA
3’ 5’Fita molde
1 ) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
5’ 3’
TATAAAAFita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
TranscriçãoInício (mRNA)
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
3’ 5’Fita molde
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
5’ 3’
TATAAAAFita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
TranscriçãoInício (mRNA)
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB3’ 5’Fita molde
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
3) TFIIB
5’ 3’TATAAAA
Fita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
TranscriçãoInício (mRNA)
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB3’ 5’Fita molde
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
3) TFIIB
4) TFIIF = desespirilização do DNA
5’ 3’TATAAAA
TFIIF
Fita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
TranscriçãoInício (mRNA)
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
3’ 5’Fita molde
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
3) TFIIB
4) TFIIF = desespirilização do DNA
5) RNA pol
5’ 3’TATAAAA
TFIIF
Fita não-molde
TranscriçãoInício (mRNA)
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’ 5’TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 )TFIIA
3) TFIIB
4) TFIIF = desespirilização do DNA
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 (mRNA)
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’ 5’TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 )TFIIA
3) TFIIB
4) TFIIF = desespirilização do DNA
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
TranscriçãoAlongamento
-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
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
UGCGA TTATTTAATAAA
TranscriçãoAlongamento
-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
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
UGCGACAU TTATTTAATAAA
TranscriçãoAlongamento
-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
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
TTATTTAATAAA
UGCGACAU
CTTATTGAAUAAGAATAA
TranscriçãoAlongamento
-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
Bolha de transcrição
TTATTTAAUAAA
AATAAA
GTACGCTGCATGCGAC
TranscriçãoAlongamento
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
Bolha de transcrição
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
Bolha de transcrição
TTATTTAAUAAAAAUAAA
AATAAA
GTACGCTGCATGCGAC
ReconhecimentoReconhecimento dada sequênciasequência AAUAAAAAUAAA
TranscriçãoTérmino
-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
TranscriçãoTérmino
-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
Clivagem Endonucleotídicapoli-A endonuclease/polimerase
AAUAAAAAUAAA
TranscriçãoTérmino
-50 -30 -10 +10 +30
+1
Molécula de RNA precursor 7 MG5’ 3’
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.
TranscriçãoTérmino
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).
Processamento do RNA
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
Processamento do RNA
Reações de Recomposição
• tRNA– Atividade de endonucleases e ligases
Processamento do RNA
Reações de Recomposição
• tRNA– Atividade de endonucleases e ligases
• Endonuclease de recomposição;
• Cliva extremidades dos íntrons.
Processamento do RNA
Reações de Recomposição
• tRNA– Atividade de endonucleases
e ligases
• Endonuclease de recomposição;
– Cliva extremidades dos íntrons.
• Ligase:
– Une as extremidades dos éxons.
Processamento do RNA
Reações de Recomposição
SplicingProcessamento
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
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
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
Cys
5’ 3’
Asp
MetAla
Cys
GluPhe His
Gly
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
Asp
5’ 3’
Glu
MetAla
CysAsp
PheGly
His
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
Glu
5’ 3’
Phe
MetAla
CysAspGlu
GlyHis
Ile
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
Phe
5’ 3’
Gly
MetAla
CysAspGluPhe
HisIle
Lys
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
Gly
5’ 3’
His
MetAla
CysAspGluPheGly
Ile
Lys
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
His
5’ 3’
Ile
MetAla
CysAspGluPheGlyHis
Lys
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
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
CysAspGluPheGlyHisIle
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
CysAspGluPheGlyHisIle
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
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 T A C
5’ 3’STOP
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
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.