Post on 21-Jan-2019
29/02/2012
1
Unidade II: Síntese de Proteínas –Replicação e Transcrição
Disciplina: Biologia MolecularCentro de Ciências da SaúdeDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
Pró-Reitoria de Pesquisa e de Pós-graduação – Bloco LE-mail: marilanda.bellini@usc.br
Valor C
• Valor C = quantidade de DNA no núcleo
– Haplóides: n = C
– Diplóides: 2n = 2C
• Células somáticas: 2n = 2C
• Gametas: n = C
• Célula em mitose (Intérfase S – Anáfase) = 2n = 4C
• Célula em mitose (final de Telófase) = 2n = 2C
• Células em meiose (Intérfase S – Anáfase I) = 2n = 4C
• Células em meiose (final de Telófase I – Anáfase II) n = 2C
• Células em meiose (final de Telófase II) = n = C
Ciclo Celular
• Processos que ocorrem desde a formação de uma célula até sua própria divisão em células filhas;
M
Mitose
ou
Meiose
Ciclo Celular
Etapas
• Prófase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
Meiose
• Prófase I
• Metáfase I
• Anáfase I
• Telófase I
Mitose
• Prófase II
• Metáfase II
• Anáfase II
• Telófase II
IntérfaseG0G1SG2
M
Mitose ou Meiose
IntérfaseCromossomos distendidos e metabolicamente ativos
= Cromatina
Intérfase
Células totalmente
diferenciadas
• G0: (2n = 2C)
• Faseestacionária;
• Nãoproliferativa;
Indefinidamenteem intérfase.
29/02/2012
2
Intérfase
• G1: (2n = 2C)
– G (Gap) = Intervalo
S (Síntese DNA) e M
Intérfase
• G1:
– G (Gap) = Intervalo
S (Síntese DNA) e M
• Síntese de proteínasque atuam na fase S;
– Ex: DNA polimerases, primase, helicase, topoisomerase
Intérfase
• G1: (2n=2C)
– G (Gap) = Intervalo
– S (Síntese DNA) e M
• Síntese de proteínasque atuam na fase S;• Ex: DNA polimerases,
primase, helicase, topoisomerase
• Síntese de RNA;
RNA (Ribonucleic Acid)Polímero de nucleotídeos, em
cadeia simples.
Intérfase
• S (Synthesis): (2n � 4C)
– Replicação do DNA
Intérfase
• S (Synthesis): (2n � 4C)– Replicação do DNA
• Semiconservativa
• Assincrônica (réplicons)
• Bidirecional: 5’� 3’
• Semi-descontínua: – Filamento Contínuo (Leading Strand = fita líder, contínua)
– Filamento Descontínuo (Lagging Strand = fita retardatária, descontínua)
Fragmentos de Okasaki
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)
• Semiconservativa
Cada filamento complementar da
dupla-hélice é conservado
Servem de molde para fita filha.
29/02/2012
3
IntérfaseS: Replicação do DNA
(2n � 4C)Semiconservativa
1957:
J. Hebert Taylor
Philip Woods
Walther Hughes
Eucariontes: Vicia faba
Marcação:
Timidina radioativa (H3)
IntérfaseS: Replicação do DNA
(2n � 4C)Semiconservativa
1958: Franklin Stahl
e Mathew Meselson
Procariontes: E. coli
Marcação:
N15
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• AssincrônicaRegiões ou genes específicos
Início e término da Replicaçãoem momentos definidos
≠ Origens de Replicação(réplicons)
(Ricas em AT)
Origem de
Replicação
Origem de
Replicação
Bolha de
Replicação
Bolha de
Replicação
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)
• Bidirecional
– Uma vez iniciada a replicação em cada origem, ela se propaga bidirecionalmente, SEMPRE no sentido 5’� 3’ de cada fita.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n � 4C)
Assincrônica e Bidirecional
1963 – John Cairns
E. coli marcada com Timidina [H3] (Auto-radiografia)
Bolhas (forquilhas) de Replicação � Bidirecionalmente
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n = 4C)
• Semi-Descontínua
– Fitas Antiparelas:
• 3’� 5’ = contínua
• 5’� 3’ = descontínua
SEMPRE no sentido 5’� 3
5´
5´
3´
3´5´� 3´3´� 5´
29/02/2012
4
Intérfase S: Replicação do DNA (2n = 4C)
SEMPRE
5’���� 3’
???
Todas as enzimas DNA polimerases
promovem o crescimento da fita de DNA
somente na direção de 5’para 3’, isto porque
estas enzimas só agem na hidroxila da
extremidade 3’ livre adicionando os
nucleotídeos.
Intérfase S: Replicação do DNA (2n = 4C)
Semi-descontínua e Bidirecional
1968 - Reiji e Tuneko Okasaki
E. coli marcada timidina radioativa [3H]
DNAs sintetizados tiveram dois diferentes coeficientes de sedimentação (7S e 11S), indicando a presença de dois fragmentos.
http://ap-biology-lab.wikispaces.com/6c.+History+of+DNA#x1968: Reiji Okazaki
Intérfase S: Replicação do DNA (2n = 4C)
Semi-descontínua e Bidirecional
1968 - Reiji e Tuneko Okasaki
• Fragmentos de Okazaki:
• Procariontes: 1.000 a 2.000
• Eucariontes: 100 a 200
nucleotídeos
• Desaparecimento dos fragmentos
• Incorporados na nova molécula de DNA.
http://ap-biology-lab.wikispaces.com/6c.+History+of+DNA#x1968: Reiji Okazaki
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
– Desenrola, progressivamente as cadeias de DNA.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
– Relaxam o tensãocontorcional do DNA, causando quebras e posteriores ligaçõesfosfodiéster.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras(Proteinas SSP = single
strand proteins):
– Estabilizam fitas simples, evitando que se enrolem(complementariedade).
29/02/2012
5
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase
(RNA polimerase):
– adição de primer, curtossegmentos de RNA;
– Fragmentos de Okasaki
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase:
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
– Adição de nucleotídeoscomplementares.
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
• 6. DNA polimerase II:
– Substitui primers de RNA
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
• 6. DNA polimerase II:
• 7. DNA polimerase I:• Reparo
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
• 1. Helicase:
• 2. Topoisomerase:
• 3. Braçadeiras (SSP):
• 4. Primase
(RNA polimerase):
• 5. DNA polimerase III:
• 6. DNA polimerase II:
• 7. DNA polimerase I:
• 8. DNA ligase:• Liga os segmentos de DNA
Telômeros
• DNA pol não replicam telômeros da fita descontínua;
Telomerase
(molde RNA)
TTAAGGG
29/02/2012
6
Telômeros
• Tamanho x Envelhecimento
• Células Somáticas
• Telomerase
< Telômero � > idade célula
Progérias
Síndrome Hutchinson-Gilford
Síndrome Werner
Síndrome Hutchinson-Gilford
Envelhecimento precoce
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
Ao final de S
DNA duplicado
2n=4C
Intérfase
• G2: Reparo (2n=4C)
– Ponto de Checagem;
– Síntese de proteínasnão-histônicas.
Intérfase:G2: Reparo (2n=4C)
IntérfaseS: Replicação do DNA (2n �4C)
Ao final de G2
DNA duplicado
eReparado
2n=4C
Etapas
• Prófase
• Metáfase
• Anáfase
• Telófase
Meiose
• Prófase I
• Metáfase I
• Anáfase I
• Telófase I
Mitose
• Prófase II
• Metáfase II
• Anáfase II
• Telófase II
IntérfaseG0G1SG2
M
Mitose ou Meiose
29/02/2012
7
Dogma Central da Biologia Molecular
http://www.wikidoc.org/index.php/Central_dogma_of_molecular_biology
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 (3’ � 5’)
RNA
Complementar a Fita Molde de DNA
Semelhante a fita de DNA não-molde
A=U
•Antiparalelismo
•Síntese 5’� 3’
RNA polimerases
Proteínas
DNA
mRNA.
Ligam-se e Processam
Síntese
RNA polimerases
Proteínas
DNA
mRNA.
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 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 POLIMERASERNA polimerase específica � síntese de RNAs específicos:
Tipo Localização Sintetiza
RNA pol I Nucléolo RNA Ribossômico (rRNA)
RNA pol II Nucleoplasma RNA mensageiro (mRNA)
RNA pol III Nucleoplasma RNA transportador (tRNA)
29/02/2012
8
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:
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 promotora
2. Alongamento:2. Alongamento:2. Alongamento:2. Alongamento:
3. Término: 3. Término: 3. Término: 3. Término:
-50 -30 -10 +10 +30
+1
•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
TranscriçãoInício (mRNA)
5’ 3’
ATATTTTTATAAAA
3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
1 ) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
TranscriçãoInício (mRNA)
TBP
5’ 3’
ATATTTTTATAAAA
3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
29/02/2012
9
-50 -30 -10 +10 +30
+1
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
TranscriçãoInício (mRNA)
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
3) TFIIB
TranscriçãoInício (mRNA)
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
3) TFIIB
4) TFIIF = desespirilização do DNA
TranscriçãoInício (mRNA)
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
TFIIF
3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
-50 -30 -10 +10 +30
+1
1) TFIID = Liga-se a TATA Box
TBP + proteinas associadas
2 ) TFIIA
3) TFIIB
4) TFIIF = desespirilização do DNA
5) RNA pol
TranscriçãoInício (mRNA)
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
TranscriçãoInício (mRNA)
-50 -30 -10 +10 +30
+1
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’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’ 5’TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
TranscriçãoInício (mRNA)
-50 -30 -10 +10 +30
+1
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’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’ 5’TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
29/02/2012
10
TranscriçãoInício
-50 -30 -10 +10 +30
+1
Complexos de transcrição
Fator – Promotor
~
RNA polimerases (I, II e III)
+
Fatores específicos de cada enzima
� Ínicio da transcrição
5’ 3’
ATATTTTTATAAAA
RNA polimerase
3’ 5’Fita molde
Fita não-molde
Transcrição
Etapas:Etapas:Etapas:Etapas:1.1.1.1. Início:Início:Início:Início:
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
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
TTATTTAATAAA
TranscriçãoAlongamento
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
UGCGA
5’ 3’
TTATTTAATAAA
TranscriçãoAlongamento
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
UGCGACAU
5’ 3’
TTATTTAATAAA
TranscriçãoAlongamento
-50 -30 -10 +10 +30
+1
Fita não-molde5’ 3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
RNA pol II
TFIIF
3’5’
TFIIE
Fita molde
Bolha de transcrição
ACGCTGTA
TGCGACAT
TTATTTAATAAA
UGCGACAU
5’ 3’
CTTATTGAAUAAGAATAA
29/02/2012
11
TranscriçãoAlongamento
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’
3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
TFIIF
3’
5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
Bolha de transcrição
TTATTTAAUAAA
AATAAA
GTACGCTGCATGCGAC
Molécula de RNA precursor5’ 3’
TranscriçãoAlongamento
7 MG
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’
3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
TFIIF
3’
5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
Bolha de transcrição
TTATTTAAUAAA
AATAAA
GTACGCTGCATGCGAC
Molécula de RNA precursor
7-metil-guanosinaInício da traduçãoProtege contra nucleases
5’ 3’
TranscriçãoEtapas: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’
3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
TFIIF
3’
5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
Bolha de transcrição
TTATTTAAUAAA
AATAAA
GTACGCTGCATGCGAC
Molécula de RNA precursor
7 MG5’ 3’
Reconhecimento da sequência AAUAAA
TranscriçãoTérmino
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’
3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
TFIIF
3’
5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
GTACGCTGTAAACGAATAAACATGCGACATTTGCTTATTT
Molécula de RNA precursor 7 MG5’ 3’
Reconhecimento da sequência AAUAAA
AAUAAA
TranscriçãoTérmino
-50 -30 -10 +10 +30
+1
5’
3’
TBP
ATATTTTTATAAAA
TFIIA
TFIIB
TFIIF
3’
5’
TFIIE
Fita molde
Fita não-molde
GTACGCTGTAAACGAATAAACATGCGACATTTGCTTATTT
Molécula de RNA precursor 7 MG5’ 3’
Clivagem Endonucleotídicapoli-A endonuclease/polimerase
AAUAAA
29/02/2012
12
TranscriçãoTérmino
-50 -30 -10 +10 +30
+1
...ATATTTT...TATAAAA 3’
5’
5’
3’Fita molde
Fita não-molde
...GTACGCTGTAAACGAATAAA...CATGCGACATTTGCTTATTT
Molécula de RNA precursor 7 MG5’ 3’
AAUAAA
Complexo de iniciação e RNA pol são desligados do DNA; As fitas do DNA são totalmente renaturadas.
TranscriçãoTérmino
CAUGCGACAUUUGCAAUAAA 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
c
c
RNA polimerase
• É essencial na transcrição...
(1ª etapa da expressão gênica)
• 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.
• inibe a subunidade maior da RNA polimerase II �
inibindo a síntese de mRNA.
– Ação do antibiótico Rifampicina
• Tratamento de Tuberculose e Hanseníase
Quiz:
Mafalda, a eterna questionadora das tirinhas
de quadrinhos, surpreende os leitores
com a resposta que dá a Felipe sobre o sentido da vida. Analise a resposta de Mafalda, baseado em
conhecimentos de Biologia Molecular.
Sugestão de Leitura• http://ap-biology-lab.wikispaces.com/6c.+History+of+DNA
SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 2ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2001. – Capítulo 11
Referência das Imagens
http://marilandabellini.wordpress.com
Material Disponível em: