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Biologia MolecularBiologia Molecular
DNADNA
Alexandre S. OsórioAlexandre S. Osório
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A natureza química dos A natureza química dos genesgenesHistórico
Miescher (1871) – Análise química com células de pus, rins, fígado, testículos, leveduras e hemácias de aves (detecção de C, H, N, O e P) = NUCLEÍNA.
Altmann (1889) – Purificação de nucleína (caráter ácido) = Ácidos Nucléicos.
Kossel (1877) – Detecção de guanina, adenina e timina.
(1893) – Identificação de timina, citosina e pentose.
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A natureza química dos A natureza química dos genesgenesHistórico
Levine e Jacobs (1909) – Descoberta dos nucleotídeos e caracterização do DNA e RNA.
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A natureza química dos A natureza química dos genesgenesHistórico
Watson e Crick (1953) – Modelo Helicoidal do DNA.
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Identificação do DNA como Identificação do DNA como material genéticomaterial genético
Transformação bacteriana - Griffith (1928)
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RNARNA
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Transcrição & Transcrição & ProcessamentoProcessamento
RNA: eficiente & RNA: eficiente & eficazeficaz
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Dogma Central da Biologia Molecular
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TRANSCRIÇÃO
• Processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir da informação contida na seqüência de nucleotídeos de uma molécula de DNA fita dupla.
• A transcrição representa a diversidade e a complexidade da expressão dos genes contidos em um determinado genoma.
• Enquanto a síntese de DNA deve ser precisa e uniforme, a transcrição reflete o estado fisiológico da célula e, portanto, é extremamente variável para atender às suas necessidades.
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TRANSCRIÇÃO
Características Gerais:
•Complementaridade •Antiparalelismo ( T = U)•Síntese 5' 3‘•RNA Polimerase (RNAP):
• Funções reconhecem e ligam-sedesnaturam DNAmantém estável a dupla fita abertamantém estável DNA:RNAterminam sínteserestauram DNA
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TRANSCRIÇÃO
• Apenas uma das fitas do DNA é utilizada como molde, portanto, a molécula de RNA sintetizada é complementar à fita de DNA que lhe deu origem e idêntica à outra fita de DNA, sendo as timinas substituídas por uracilas
• Em 1960, Hurwitz, Stevens e Weiss descobriram, independentemente, uma enzima capaz de sintetizar RNA na presença de DNA fita dupla e dos nucleotídeos A, U, C, G.
• Esta enzima foi denominada RNA polimerase.
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RNA POLIMERASE
• Reconhece e liga-se a seqüências específicas de DNA;
• Desnatura o DNA expondo a seqüência de nucleotídeos a ser copiada;
• Mantém as fitas de DNA separadas na região de síntese;
• Renatura o DNA na região imediatamente posterior à da síntese;
• Sozinha, ou com o auxílio de proteínas específicas, termina a síntese do RNA.
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RNA POLIMERASE
Em eucariotos existem vários subtipos de RNA polimerases envolvidas na síntese de RNAs específicos:
. RNA polimerase I – localizada no nucléolo e responsável pela síntese do RNA ribossômico
. RNA polimerase II – localizada no nucleoplasma e responsável pela síntese do RNA mensageiro
. RNA polimerase III – também localizada no nucleoplasma e responsável pela síntese do RNA transportador
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TRANSCRIÇÃO
1.INÍCIO
Reconhecimento de seqüências específicas no DNA
2. ALONGAMENTO
Incorporação dos ribonucleotídeos
3. TERMINAÇÃO
Seqüências no DNA são reconhecidas e a síntese é interrompida
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INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
• O DNA apresenta seqüências específicas, denominadas PROMOTORES, que sinalizam exatamente onde a síntese do RNA deve ser iniciada.
• Os promotores são, primeiramente, reconhecidos por fatores de transcrição que, ligados ao DNA, interagem com outros fatores, formando um complexo ao qual a RNA polimerase se associa.
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O PROCESSAMENTO DO RNA
• Os diferentes RNAs sintetizados no processo de transcrição são chamados de transcritos primários;
• Na maioria das vezes, esses transcritos não representam a molécula madura, ou seja, aquela cuja seqüência e estrutura correspondem à forma final do RNA funcional;
• Esses transcritos necessitam sofrer modificações que fazem parte do processamento do RNA.
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PROCESSAMENTO DO mRNA
O transcrito primário da molécula de mRNA é também conhecido como pré-mRNA
Este RNA precursor é sintetizado no núcleo e sofre várias alterações transformado-se no
que se chama mRNA maduro ou processado. O RNA maduro é, então, transportado ao
citoplasma onde será traduzido
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RNAm liga-se as Ribonucleoproteínas nucleares pequenas (snRNPs)
Splicing mediado por spliciossomo:Utiliza ATP
•FUNÇÃO:
ajuda a clivar no sítio de splicingremove intronune os éxons anteriores e posteriores
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PROCESSAMENTO DO mRNA
Splicing:
•FUNÇÃO:
ajuda a clivar no sítio de splicingremove intronimpede afastamento dos éxonsune os éxons
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PROCESSAMENTO DO PROCESSAMENTO DO mRNAmRNA
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Estrutura do mRNAEstrutura do mRNA
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PROCESSAMENTO DO mRNA
• Um transcrito primário pode ser processado de diferentes maneiras sendo que o que é intron para um mRNA pode ser exon para outro mRNA que provém do mesmo RNA precursor
• Esta diferença de processamento pode ser devida à diferença no processo de “splicing” do pré-mRNA
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MOLÉCULAS DE RNA
• RNA mensageiro – carrega a informação copiada do DNA sob a forma de inúmeros “triplets” cada um especificando um aminoácido
• RNA transportador – decifra o código representado pelo mRNA
• RNA ribossômico – associa-se com uma série de proteínas para formar os ribossomos
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TRADUÇÃO
• Processo que se baseia na seqüência do mRNA para determinar e unir os aminoácidos formando, assim, a proteína.
• Cada aminoácido é codificado na seqüência de DNA como um códon contendo uma seqüência de três nucleotídeos.
• Moléculas de RNA transportador transferem a informação contida no genoma à uma seqüência de aminoácidos nas proteínas.
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RNA TRANSPORTADOR
• Liga-se quimicamente à um aminoácido específico, através da enzima aminoacil –tRNA sintetase, sendo chamado, desta forma, de aminoacil-tRNA;
• Pareia com a seqüência do codon do mRNA adicionando o aminoácido que carrega à uma cadeia de peptídeos crescente.
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RNA TRANSPORTADORRNA TRANSPORTADOR
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RIBOSSOMOS
A eficiência da tradução se deve, principalmente, à ligação da molécula de mRNA e dos aminoacil-tRNAs ao maior complexo RNA-proteína da célula – o ribossomo – que direciona o crescimento da cadeia polipeptídica
Durante a síntese protéica, o ribossomo se move ao longo da cadeia de mRNA interagindo com vários fatores protéicos e o tRNA
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CÓDIGO GENÉTICO
A relação entre a seqüência de bases no DNA e a seqüência correspondente de aminoácidos, na proteína, é chamada de código genético
O código genético encontra-se na forma de triplets – os códons
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TRADUÇÃO
• O codon AUG, que codifica o aminoácido metionina, age como o codon de iniciação na maioria das moléculas de mRNA.
• O tRNAMet reconhece codons AUG internos, não carregando nunca uma metionina formilada.
• Quando AUG está colocado no início este é lido como uma formil-metionina; quando está dentro da região codificadora, é lido como metionina.
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TRADUÇÃO
Durante a síntese de proteínas, os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, possibilitando um pareamento entre esse e os tRNAs que carregam os diferentes aminoácidos que irão compor as proteínas
![Page 32: Biologia Molecular DNA Alexandre S. Osório. A natureza química dos genes Histórico Miescher (1871) – Análise química com células de pus, rins, fígado,](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081518/552fc152497959413d8e38df/html5/thumbnails/32.jpg)
TRADUÇÃO
A terminação da síntese de proteínas ocorre pelo aparecimento de códons de terminação na molécula de mRNA
O reconhecimento desses códons é realizado por proteínas e não por moléculas de tRNA, diferentemente do que ocorre nos outros códons
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Dogma Central da biologia Dogma Central da biologia MolecularMolecular
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Gene
RNA polimerase
hnRNA
mRNA
Citoplasma
Transcrição
Processamento
Núcleo
Tradução
proteína
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Transcrição:
A C G T AT G C A T
A CG T A C
T G C A T G
5’ 3’
AT
5’3’
A C G U A
A C G U
A5’
3’
RNA polimerase
Molécula de RNA nascente
Gene ativo
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Tradução:
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
CysMetAla
5’ 3’
AspGlu
Phe His
Direção do avanço do ribossomo
Ribossomo
Proteína
tRNA
aa livre
codon
Gly
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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
CysMetAla
5’ 3’
AspGlu
Phe HisGly
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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
MetAlaCys
5’ 3’
GluPhe His
Gly
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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
MetAlaCysAsp
5’ 3’
PheGly
His
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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
MetAlaCysAspGlu
5’ 3’
GlyHis
Ile
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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
MetAlaCysAspGluPhe
5’ 3’
HisIle
Lys
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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
MetAlaCysAspGluPheGly
5’ 3’
Ile
Lys
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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
MetAlaCysAspGluPheGlyHis
5’ 3’
Lys
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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
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
5’ 3’
Leu
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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
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
Lys
5’ 3’
Met
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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
Met
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
LysLeu
5’ 3’
Asn
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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
Asn
Met AlaCysAspGluPheGlyHisIle
LysLeuMet
5’ 3’
Pro
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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
Met Ala CysAspGluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsn
5’ 3’
Gln
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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
Met Ala Cys AspGluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsnPro
5’ 3’
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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
Met Ala Cys Asp GluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsnProGln
5’ 3’STOP
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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
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
HisIle
Lys Leu
Met Asn
Pro Gln
5’ 3’STOP
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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
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
HisIle
Lys Leu
Met Asn
ProGln
5’ 3’STOP
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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
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
His Ile Gln Lys
Pro LeuAsn Met
5’ 3’
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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
Ala Cys Asp Glu PheMet
Gly His
Ile Gln Lys
Pro LeuAsn Met
5’ 3’
A U A A A A U U A A U G A A C AA AAA A C A A U A A T A C
Ala Cys Asp Glu PheMet
Gly His
Ile Gln Lys
Pro LeuAsn CYSCYS
5’ 3’
Muda aforma e função
VARIAÇÃO GENÉTICA=POLIMORFISMO
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REPRESENTAÇÃO LINEAR A MOLÉCULA DO DNAREPRESENTAÇÃO LINEAR A MOLÉCULA DO DNA
5’ATTCGGCGCTATGCATGCTATGCG3’
aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6 aa7 aa8
PROTEÍNA - Queratina- cabelo- Albumina- sangue- Hemoglobina-sangue- Estrutura do cabelo- Proteína da cor do cabelo (Melanina)
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VARIAÇÕES GENÉTICAS Acontecem no nosso DNA
Células germinativas
Passa para os filhos
Células somáticas
Não passa paraos filhos
Ex. câncerEx. cor dos olhos
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Lembrar...RNApolimerasLembrar...RNApolimerasee
• É essencial na transcrição... (1ª etapa da expressão gênica)
• Sem a RNA polimerase não há vida!!!• Sem RNA polimerase não há enzimas!!!!• A inibição da RNA polimerase leva à morte do
organismo...
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Correlação ClínicaCorrelação Clínica
• Antibióticos e Toxinas que têm como alvo a RNA Polimerase:– Toxina do cogumelo Amanita phalloides ou
“chapéu da morte”, altamente tóxico.– A toxina mais letal, - amanitina, inibe a
subunidade maior da RNA polimerase II, inibindo assim a síntese de mRNA.
• Gastrointerites, insuficiência hepática (RNA essenciais são degradados e não são substituídos).
– Ação do antibiótico Rifampicina, para TB