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Transcrição e Tradução Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Disciplina: Fundamentos de Genética e Biologia Molecular Turma: Fisioterapia (1 o Ano) Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini E-mail: [email protected] Blog: http://marilandabellini.wordpress.com

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Page 1: Transcrição e Tradução - Marilanda Bellini · Transcrição Síntesede RNA DNA RNA RNA polimerases devem reconhecer: O ponto de início da transcrição Qual das fitas deve ser

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

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Dogma Central

DNADNA DNADNA

RNARNA

(Transcrição)

Replicação

DuplicaçãoDuplicação

2

RIBOSSOMORIBOSSOMO

PROTEÍNAPROTEÍNA

(Tradução)

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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.

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Gene

Estrutura Geral de um Gene

DNA não-molde 5’ ACGTTTCGACCGG 3’DNA molde 3’ TGCAAAGCTGGCC 5’

RNA transcrito 5’ ACGUUUCGACCGG 3’

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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

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TranscriçãoDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:

Fundamentos de Genética e Biologia Molecular

Turma: Fisioterapia (1o Ano)

Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

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TRANSCRIÇÃO

Diversidade & Complexidade

Expressão gênica

•Síntese de DNA � precisa e uniforme

•Transcrição � estado fisiológico da célula �

extremamente variável, para atender às suasnecessidades.

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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’

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RNA polimerases

Proteínas

DNA

Ligam-se e Processam

Síntese

mRNA.

Síntese

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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

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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)

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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.

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RIBOSSOMOS

Complexo RNA-proteína

Direciona o crescimento da cadeia polipeptídica

Move-se ao longo da cadeia de mRNA

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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:

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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:

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-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

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-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

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-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

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-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

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-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

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-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

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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

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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

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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’

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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:

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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.

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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

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RNA polimerase

• É essencial na transcrição...

(1ª etapa da expressão gênica)

c

c• Ausência de RNA polimerase � proteína

VIDA

• A inibição da RNA polimerase �

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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

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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

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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).

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Processamento do RNA

Reações de Recomposição

• mRNA– Spliceossomo

• snRNPs

– Complexos proteína-RNA– Complexos proteína-RNA

• Clivagem íntrons

• Ligação éxons

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Processamento do RNAReações de Recomposição

• rRNA– Autocatalítica

• Transferências de ligação fósfodiéster.

• Extremidade G - 3’-OH

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Processamento do RNA

Reações de Recomposição

• tRNA– Atividade de endonucleases e ligases

Page 45: Transcrição e Tradução - Marilanda Bellini · Transcrição Síntesede RNA DNA RNA RNA polimerases devem reconhecer: O ponto de início da transcrição Qual das fitas deve ser

Processamento do RNA

Reações de Recomposição

• tRNA– Atividade de endonucleases e ligases

• Endonuclease de recomposição;

• Cliva extremidades dos íntrons.

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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.

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Processamento do RNA

Reações de Recomposição

SplicingProcessamento

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TraduçãoDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:

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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.

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RNA TRANSPORTADOR

• Liga-se quimicamente à umaminoácido específico;

• Pareia com a seqüência docodon do mRNA adicionandoo aminoácido que carrega àuma cadeia de peptídeoscrescente.

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Tradução

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Códon:

Anticódon: C G A C U G G A U C G C

Tradução

AminoAc: Ala Asp Leu Ala

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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

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CÓDIGO GENÉTICO

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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

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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’

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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

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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

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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

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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’

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Tradução

1 gene � 1 proteína

mRNA � Citoplasma

Ribossomo + tRNACódons + Anticódons = aminoácidos

Proteína

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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.