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Universidade Federal Rural do Rio de JaneiroCampus do SeropédicaDepartamento de genética

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ção

Prof: Valdir Diola

valdirdiola@ufrrj.br

Conteúdo

- Replicação

- Dogma central da biologia

- Complexo de replicação

- Duplicação semiconservativa

- Herança genética

- Organização do material

- Tradução

- Ribossomos

- Processamento

- Código degenerado

- Mecanismo de tradução

- Organização do material

genético

- Transcrição

- Ativação da expressão gênica

- Mecanismo de transcrição

- Síntese de RNA e

processamento

- Expressão fenotípica

- Endereçamento de proteínas

- Regulação pós traducional

Dogma central da Biologia

ReplicaçãoDuplicação do DNA

TranscriçãoSíntese de RNA

Núcleo

TraduçãoSíntese de

Proteínas

Núcleo

CitoplasmaMembrana nuclear

Proteína

Ribossomo

A biossíntese de proteínas insere-se no dogma central da biologia

Sede da informação

Ácido desoxirribo-

nuclêico

da biologia molecular

Processo

comprovado

Processo não

comprovado

Ácido ribonuclêico

Replicação do DNA é semiconservativa

F1

G

A

F2

C

T

F2’

C

T

F1’

G

A

F1 F2

A

A

T

A

C

T

T

A

T

G

T

T

A

T

G

A

A

T

A

C

FASES DO CICLO CELULAR

(célula mitótica = célula somática)

Replicação do DNA

Início do cicloCélula se

Divisão celular

G1

síntese de RNA e proteínas.

duplicação do par de centríolo

S

Síntese do DNA e

Duplicação do DNA (2C/4C)

G2

Preparação para divisão celular

Síntese de RNA e proteínas

Crescimento celular

Decisão celular

Replicação do DNA

prepara para dividir

Replicação do DNASemiconservativa

Helicase

Girase

Fita contínua

Fita descontínua

Fita contínua

Fita contínua

Origem da Replica-ção (DNA ABC)

Fita descontínua

Orientação da replicação

Proteínas de

ligação no DNA

Forquilha de replicação

Fragmento de Okasaki

Fita contínua

Fita descontínua

Orientação da replicação

PROTEÍNA FUNÇÃODNA girase Desespiraliza o DNA

SSB Ligação e estabilização da fita simples do DNASSB Ligação e estabilização da fita simples do DNADnaA Fator de iniciaçãoHU Ligação e estabilização do DNA (semelhante a histonas)

PriA Montagem do primosso, 3'→→→→5' helicasePriB Montagem do primossomoPriC Montagem do primossomoDnaB 3'→→→→5' helicase (desespiraliza o DNA)DnaC Chaperona DnaBDnaT Auxilia o DnaC na liberação do DnaB

Primase (iniciase) Síntese do primer de RNADNA polimerase III Elongação (síntese propriamente dita do DNA)DNA polimerase I Elimina o primer de RNA, preenchendo com DNA

DNA ligase Liga covalentemente os fragmentos de OkazakiTer Término

Organização dos cromossomos

(Compactação de 57 mil vezes)

10,8 pb por voltaReduz 4 vezes o tamanho

da molécula de DNA

O superenovelamentopermite armazenar grande

quantidade de informaçãp

genética em pouco

espaço – uma célula

da molécula de DNA

Cromossomo: uma dupla hélice de DNA + proteínas associadas

Cromatina

Cromossomo

(DNA + Proteínas

histonas e não histonas

+ RNA)

Eucromatina HeterocromatinaMaterial densamente

corado, mais condensada

Material levemente corado,

onde está situado a maioria

dos genes

+ RNA)

A cromatina pode estar condensada ou estendida

Níveis de metilação (condensação) ou acetilação (linearização) dos resíduos de lisina das histonas atuam no grau de condensação da cromatina

Nucleossomo

•Octamero de histonas (proteínas)

•Histona H1 – externamente

Níveis de compactação

•Pelo menos três níveis de condensação para

acondicionar todo DNA nos cromossomos.

1- Embalagem do DNA no nucleossomo

2- Dobramento adicional ou superelicoidização do conjunto de nucleossomos.

Níveis de compactação

3-Proteínas cromossômicas não histonas formam umarcabouço – protege DNA da degradação.

•Removidas as Histonas

Níveis de compactação

•Removidas as Histonas

Proteínas cromossômicas não-histonas.

DNA

O Cromossomo

Braço

curto

(p)

telômeros

Espécie 2n Espécie 2n

Drosófila 8 Centeio 14

Humano 46 Milho 20

Coelho 44 Tomate 24

Duas cromátides

Braço

longo

(q)

Heterocromatina (densa) e eucromatina (região gênica)

Coelho 44 Tomate 24

Cavalo 64 Trigo 14

Caracol 24 Feijão 22

Minhoca 32 Arroz 24

Carneiro 54 Cana-de-açúcar 20

Porco 40 Samambaia 1200

Transcrição

Cadeia

Aminoácidos

Anticodon

Deoxiribonu-

cleotídeos

RNA

polimerase

Síntese de Proteína

Tradução

Cadeia

peptídica

RibossomoCodon

Membrana

nuclear

cleotídeos

1 TBP (TATA binding Protein) orienta a ligação do TFIID que se liga a região TATA box

2 Ocorre a interação entre

Formação do Complexo de Iniciação da Transcrição

2 Ocorre a interação entre TFIIA e TFIIB para iniciar a formação do complexo

3 O complexo de inicio de transcrição se forma pela interação da RNA Pol II com o complexo protéico e o DNA na posição -30 a -10.

4. TFIIE, TFIIH e TFIIJ então se juntam ao complexo.

Formação do Complexo de Iniciação da Transcrição

5.TFIIH usa ATP para fosforilar a RNA-polimerase II, mudando a sua conformação de forma que a RNA-polimerase é liberada do complexo e é capaz de iniciar a transcrição.

Adição da estrutura 5’ Cap dos mRNAs

Regulação Funcional (o processamento do mRNA)

A presença de intons

em mRNA é ou fator

de regulação dos

genes

Genes eucariotos,

especialmente de especialmente de

plantas possuem

sequencias intrônicas

de até mais de 1 kb

Um gene pode

codifcar para várias

proteínas: “Splicing alternativo”

Algumas informações

sobre íntrons

• 3,7 íntrons por kb de região

codificadora

• No homem o número médio

é de 5 íntrons por gene

Regulação Funcional(processamento do RNA)

é de 5 íntrons por gene

• 94% dos genes contém

íntrons

• O tamanho médio dos

íntrons é de 125 pb

• O tamanho médio dos

éxons é de 90 a 120 pb (30

a 40 aa)

Adição da caudaPoli(A) ao pre-mRNA

Eucariótico

PoliadenilaçãoPoliadenilação

As moléculas de tRNA tem padrões comuns

1. São cadeias simples conten-do entre 73 e 94 nucleotídeos

2. Contém muitas bases inco-muns (7 a 15 por molécula)

3. A terminação 5' é fosfori-lada; o resíduo 5'-terminal emgeral é pG

4. A sequência 3' terminal ésempre CCA; é o sítio de ligaçãosempre CCA; é o sítio de ligaçãodo aminoácido

5. Metade dos nucleotídeos es-tão pareados formando duplahélice; mas, há regiões quenunca estão pareadas como aalça (loop) TΨΨΨΨC, por exemplo)

6. O anticódon é complementarao códon. A alça anticódon temum padrão característico: a)duas pirimidinas antes; b) umapurina modificada depois.

Código degenerado

Mutação silenciosa – AGC/AGU não altera o aaMutação de sentido errado – AGC/AAC – ser/aspMutação sem sentido – UCA/UAA terminaçãoAdição ou deleção – altera o código de leitura

Costuma-se dividir a síntese de proteínas em três etapas: iniciação, elongação e terminação

A iniciação consiste na formação do chamado complexo de iniciação:

a) Ribossomo completo

b) mRNA posicionado

c) tRNA de iniciação ligado ao aminoácido de iniciação (Met ou formil-Met) posicionado no iniciação (Met ou formil-Met) posicionado no chamado sítio P (peptidil do ribossomo)

Em procariotos o sinal de início é AUG (ou GUG), precedido de várias bases que pareiam com o rRNA 16S

Sequências de Shine-Dalgarno

A ligação de cada aminoácido ao tRNA correspondente é feito por sintetases específicas:

Aminoacil-AMP + tRNA Aminoacil-tRNA + AMPAminoacil-AMP + tRNA Aminoacil-tRNA + AMP

PPi 2Pi

∆∆∆∆Go' < 0

Aminoácido + ATP + tRNA aminoacil-tRNA + AMP + 2Pi

O aminoácido é esterificado ao grupo hidroxila 2' ou 3' da adenosina terminal do tRNA

Ligação do aminoacil-tRNA

Transpeptidação

Trans-locação

Vários ribossomos podem traduzir simultaneamente uma molécula de mRNA

Os ribossomos movem-se ao longo de um mRNA na direção 5'→3'

O conjunto é conhecido como polissomo ou polirribossomo

Cada ribossomo funciona independentemente dos demais

Códon de terminação

DNA

pré mRNA

mRNANúcleo

Citoplasma

Transcrição

Transporte

Processamento

capeamento

poliadenilação

splicing

Controle

transcricional

proteína

mRNA

TraduçãoDegradação

Estocagem

Proteínaativa/inativa

mRNA inativo

Modificações

Pós traducionais

Expressão gênica

em eucariotos

Controle

pós transcricionallocalização

estabilidade

João B. N. Aguiar

RNA polimerase

Sítio de início de

transcrição

Sítio de

terminação

Promotor

Cap exon 1 intron1 exon 2 intron 2 exon 3 poliA AAAAARNA

Expressão Fenotípica

mRNA

tradução

Ribos-

somo

aas

Conformação primária

da proteína (linear)

Conformação quaternário da

proteína (máx enovelamento)

Fenótipo $

$

$

$

$

$