GENÉTICA MOLECULAR - BIOLOGIA - AULA 03

TRANSCRIÇÃO

A transcrição consiste na síntese de uma molécula de RNA a partir de um molde de DNA. É um processo enzimático que consiste na identificação, no genoma, das sequências de DNA que contém informação. Estas "sequências informativas" são os genes. Os genes essencialmente apresentam três regiões:
1 - uma região que delimita o início da informação, chamada PROMOTOR
2 - a sequência que contém a informação propriamente dita, chamada SEQUÊNCIA CODIFICADORA
3 - uma região que delimita o término da informação, chamada TERMINAÇÃO.

Na molécula de DNA, bifilamentar, um dos filamentos contém a informação, sendo chamado fita codificadora. O outro filamento, que é utilizado como modelo para a síntese, é denominado fita molde.

 A síntese de RNA é realizada por uma enzima, a RNA polimerase. Para que ocorra a transcrição é necessário que a RNA polimerase reconheça uma região específica do gene, que delimita o ponto de início da informação. Esta região é chamada de promotor. Nos procariotos, o promotor apresenta duas sequências importantes para o reconhecimento, localizadas a -10 e -35 nucleotídeos do ponto de início da transcrição (o +1). 

Nos eucariontes a estrutura do promotor é mais complexa, com um número maior de sequências de reconhecimento (que incluem sequências a -25; -75; -90 e -100 nucleotídeos em um promotor basal). Na verdade, os promotores eucarióticos são bastante variados, apresentando uma série diversa de sequências regulatórias e elementos responsivos.

 

A RNA polimerase

Em procariotos, há apenas um tipo de RNA polimerase, que pode se apresentar em duas formas: apoenzima e holoenzima. A diferença entre estas formas da RNA pol é a presença do fator sigma, uma das subunidades peptídicas que compõe a RNA pol. A apoenzima não possui fator sigma, ao passo que a holoenzima possui.

A  presença do fator sigma habilita a enzima a reconhecer a região promotora dos genes a serem transcritos e a se ligar ao DNA. Entretanto, este mesmo fator sigma dificulta o exercício da atividade polimerásica pela enzima. Desta forma, após reconhecer o promotor e se ligar ao DNA, a holoenzima perde o fator sigma, convertendo-se em apoenzima. A apoenzima, por sua vez, possui elevada processividade na síntese, ao passo que não tem habilidade para reconhecer o promotor dos genes. Desta maneira, a holoenzima reconhece os genes a serem transcritos e se liga ao DNA e a apoenzima faz a síntese do RNA. 

  

Em eucariontes observamos 3 tipos de RNA polimerase: a RNA pol I, responsável pela síntese de rRNA (RNA ribossomal); a RNA pol II, responsável pela transcrição do mRNA (RNA mensageiro) e a RNA pol III, responsável pela sintese de tRNA (RNA transportador) e outros de pequena extensão. estas polimerases não reconhecem diretamente o promotor, necessitando do auxílio de proteínas que possuem domínios de ligação ao DNA e são chamadas fatores transcricionais. Ao se ligarem ao promotor, os fatores de trancrição promovem a formação da geometria de ligação requerida pela RNA polimerase para se associar ao DNA.
Após reconhecer a região promotora, a RNA polimerase encadeia os nucleotídeos de forma semelhante à DNA polimerase, ou seja, apresenta atividade polimerásica 5´- 3´. Lembro aqui que o RNA não possui timina, sendo a uracila encadeada em sua substituição. Esta etapa é conhecida como alongamento de cadeia.

No fim da trancrição, etapa denominada terminação, observamos diferenças entre procariontes e eucariontes. nas bactérias há duas estratégias de terminação, requerendo ou não a participação de uma proteína chamada rho. Na terminação independente de rho, também denominada terminação intrinseca, há uma sequência rica em pares A/U logo após a região que delimita o fim da transcrição, permitindo que a RNA pol se libere do DNA naturalmente. 

Já na terminação dependente de rho, a presença de uma região rica em pares C/G impede que a polimerase se libere naturalmente, havendo necessidade da ação da proteína rho, que libera a enzima.

Nos eucariontes, o termino da transcrição ocorre de forma indeterminada, havendo liberação da RNA polimerase em uma região variável após a sequência de poliadenilação. 

 

GENÉTICA - ODONTOLOGIA - AULA 01

Prezados alunos,

É com grande satisfação que iniciamos mais um semestre letivo.

Nossas datas importantes são:

23/03 - entrega de trabalho

30/03 - entrega de trabalho

13/04 - primeira prova e entrega do ED01

04/05 - entrega de trabalho

25/05 - entrega de trabalho

01/06 - atividade em sala

15/06 - segunda prova e entrega do ED02

22/06 - prova de segunda chamada

29/06 - prova final

A bibliografia do curso inclui os seguintes livros:

GRIFFITHS, A. J. F.; MILLER, J. R.; SUZUKI, D. T.; LEWONTIN, R. C.; GELBART, W. M. Introdução à Genética. Ed. Gen, 9a. Ed, 2008.

JORDE, C., BAMSHAD e WHITE. Genética Médica. Ed Elsevier. 3a. Ed. 2006.

KLUG, W. S.; PALLADINO, M. A. ; SPENCER C. A.; Cummings MR. Conceitos de Genética. ed. ARTMED, 2a. Ed., Rio de Janeiro, 2010.

LEWIN, B. Genes IX. ARTMED, 9a. Ed, 2009.

NUSSBAUM, R. I.; MCINNES, R. R.; WILLARD, H. F. Thompson & Thompson:  Genética Médica. Ed. Elsevier, 7ª. Edição, Rio de Janeiro, 2008.

PIERCE, B. Genética um enfoque conceitual. 5a ed. Rio de Janeiro, 2002.

ROBINSON, W. M. e BORGES-OSÓRIO, M. R. Genética para Odontologia. ArtMed. 1ª. Ed. 2006.

WATSON et al. Biologia Molecular do gene. ARTMED, 5º edição.2006.

Alguns sites interessantes:

www.ncbi.nlm.nih.gov

www.scielo.br

http://revista.aborj.org.br

http://www.nature.com/ng/index.html

http://www.cell.com/AJHG/

GENÉTICA MOLECULAR - BIOLOGIA - AULA 02

REPLICAÇÃO DO DNA

O DNA apresenta características estruturais únicas que o tornam adequado para ser a molécula da hereditariedade, como o fato de ser bifilamentar e a interação específica entre as bases nitrogenadas, através das pontes de hidrogênio estabelecidas. O modelo estrutural proposto por Watson e Crick para a molécula de DNA sugeria que a replicação do DNA fosse realizada de uma forma tal que cada filamento, individualmente, fosse utilizado como modelo para síntese de seu filamento complementar. A demonstração experimental foi feita por Meselson e Stahl (1958), em experimentos utilizando incorporação de nitrogênio com densidade diferenciada. Este trabalho foi muito importante para consolidar a aceitação sobre a proposição molecular de Watson e Crick. No estudo, os pesquisadores cultivaram células bacterianas por várias gerações em meio de cultivo contendo apenas N15 disponível para síntese de biomoléculas. Ao transferirem as bactérias para meio contendo N14, a formação de moléculas híbridas de DNA, contendo um filamento com N14 e um filamento com N15 foi a base para a determinação do modelo SEMICONSERVATIVO de duplicação.
Desta forma, uma molécula de DNA SEMPRE apresenta um filamento velho (oriundo da molécula que a originou) e um filamento novo (recém sintetizado).
 

A enzima responsável pela síntese de DNA é a DNA polimerase. Em procariotos, encontramos 3 tipos de DNA polimerase: DNA pol I; DNA pol II e DNA pol III. Através de experimentação com mutantes bacterianos, sabe-se que DNA pol I tem papel representativo na correção de erros e que DNA pol III é a principal enzima para síntese de DNA (recentemente, duas novas polimerases, DNA pol IV e DNA pol V, ambas associadas com reparo de lesões no DNA foram inseridas neste rol). Em eucariotos há um grande número de polimerases. Para replicação, são necessárias as polimerases alfa, delta e epsilon. A polimerase beta está associada a correção de erros e a polimerase gama é responsável pela replicação do DNA mitocondrial. Caracteristicamente as DNA polimerases apresentam atividade polimerásica 5´-3´ e atividade exonucleásica 3´-5´. Esta última assegura a correção de possíveis erros de pareamento durante a síntese de DNA. O sistema funciona pela competição dos sítios catalíticos: Como a afinidade do sítio polimerásico é maior que a do sítio exonucleásico, apenas quando o nucleotídeo alocado não realiza o pareamento adequado é possível removê-lo. Há, ainda, a atividade exonucleásica 5´-3´ exibida pela DNA polimerase I, que permite a remoção dos iniciadores e auxilia no reparo a erros identificados após a replicação.

A descoberta dos mecanismos de síntese biológica dos ácidos nucleicos rendeu o prêmio Nobel de 1959 a Severo Ochoa e Arthur Kornberg. Para que ocorra a replicação é necessária a ação de uma série de enzimas e proteínas que prepararão a molécula de DNA para a ação da polimerase. A região na qual a replicação se inicia é denominada origem de replicação (ori). Em procariontes, esta região ocupa um segmento de cerca de 220pb, sendo constituída por sequências conservadas dispostas de maneira específica na molécula de DNA. Na ori observamos a ocorrência de 3 repetições de uma sequência conservada de 13 nucleotídeos (GATCTNTTNTTTT) seguida de quatro repetições de uma sequência de 9 nucleotídeos (TTATNCANA). Nesta região é formada a bolha de replicação através da ação do aparato enzimático da replicação.

A girase promove a torção negativa necessária para que a molécula de DNA possa ser duplicada. Já a helicase tem o papel de romper as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas. As proteínas SSB estabilizam os filamentos de DNA separados e a primase realiza a síntese do iniciador ou primer. Assim forma-se um complexo replicativo que permite a ação da DNA polimerase e a forquilha de replicação avança para que a replicação tome curso. Como os filamentos do DNA são antiparalelos, enquanto uma das fitas é sintetizada de forma contínua, a outra fita é sintetizada em pedaços, denominados fragmentos de Okazaki. Assim, a replicação, além de semiconservativa, é SEMIDESCONTÍNUA. A ligase tem papel de unir os segmentos sintetizados para que a replicação possa ser concluída. é importante lembrar que, atraves da atividade exonucleásica 5´-3´, o iniciador é removido, sendo substituído por um segmento de DNA.

Nas células eucariontes, como o DNA é linear, uma das extremidades da fita descontínua terminal não é completamente duplicada pelo aparato de replicação do replissoma. Nesta região age uma enzima ribonucleoproteica especial, descoberta na década de 80, denominada telomerase. A descoberta foi agraciada com o prêmio Nobel em 2009!

Seus principais componentes são codificados pelos genes TLC1 (molde de RNA) e EST2 (porção catalítica). Esta enzima utiliza seu próprio constituinte de RNA para servir de molde à duplicação das sequências repetitivas TTAGGG/TTGGGG que compõe o telômero. 

A atividade telomerase é observada em todas as células em divisão, sendo diminuída progressivamente em células com maior diferenciação.