TRANSCRIÇÃO:
A SÍNTESE DE RNA
Maximiliano Mendes
A transcrição é a primeira fase da expressão gênica: a sequência de eventos que leva à síntese do
produto de um gene, como uma molécula de RNA ou uma proteína.
Se você imaginar que cada uma das 46 moléculas de DNA
cromossomal localizadas nos núcleos das células somáticas seja um livro de
receitas, pode também imaginar que, de maneira simplificada, cada gene seja uma
das diversas receitas do livro e as proteínas, as máquinas das células, sejam as
receitas propriamente ditas, que podem ser ingeridas (os produtos finais, comercializáveis).
A transcrição é a síntese de moléculas de RNA a
partir da "leitura" de uma cadeia molde de DNA. A outra cadeia de nucleotídeos da
molécula de DNA é chamada de cadeia
complementar ou cadeia codante.
É comum definirmos um gene com base no tipo mais mencionado: sequência de nucleotídeos
no DNA que especifica, determina ou codifica a sequência de
aminoácidos de uma proteína. Também podemos definir um gene como sendo
uma sequência de nucleotídeos no DNA que pode ser transcrito em uma molécula de
RNA.
Há vários tipos de moléculas de RNA nas células, porém, aqui só serão destacadas as mais importantes no contexto do ensino médio:
Há vários tipos de moléculas de RNA nas células, porém, aqui só serão destacadas as mais importantes no contexto do ensino médio:
RNA mensageiro (mRNA): molécula que informa aos
ribossomos, escrita em uma linguagem de nucleotídeos, a sequência de
aminoácidos de uma proteína. No caso, a proteína que será feita a partir da
informação contida no gene que será transcrito em mRNA. Na prática, no contexto
do ensino médio, quase tudo o que se estuda sobre RNAs e transcrição se
refere aos mRNAs. Mais adiante será mencionado o processo de splicing, um processamento pós transcricional pelo qual os mRNA passam antes de se tornarem mRNAs propriamente ditos.
RNA ribossômico (rRNA): são componentes estruturais
dos ribossomos. Os ribossomos são organelas não membranosas constituídas de
várias proteínas e rRNAs, responsáveis pela síntese proteica.
RNA transportador ou RNA de transferência (tRNA): há vários tipos de tRNA e cada um deles se liga especificamente a um determinado aminoácido e o transporta até o ribossomo
durante a síntese proteica. Os tRNAs possuem uma
sequência de três nucleotídeos chamada anticódon, que são complementares a três
nucleotídeos no mRNA chamadas códons (mais sobre isso quando estudarmos o
processo de tradução).
Como mencionado, há vários outros tipos de moléculas de RNA, como os RNAi
(RNAs de interferência) e os snRNA (RNAs nucleares pequenos), porém, no
contexto do ensino médio, normalmente só se estudam os três acima. De qualquer forma, alguns outros exemplos de moléculas de RNA são:
RNAs nucleares pequenos – snRNAs: têm funções diversas no interior
do núcleo, como atuar no processo de splicing, que remove os íntrons dos pré-mRNAs.
RNAs nucleolares pequenos – snoRNAs: auxiliam no
processamento e modificação química de rRNAs.
Micro RNAs – miRNAs, e RNAs interferentes pequenos – siRNAs:
dentre outras funções, regulam a expressão gênica ao se ligarem/anelarem a
mRNAs específicos, promovendo a degradação deles.
Na figura abaixo se pode ver o processo de transcrição de
uma molécula de mRNA e o papel que os três tipos de RNAs destacados exercem na
síntese de proteínas. OBS: cuidado para não achar que na transcrição só se
sintetizam mRNAs!
Vejamos agora, de maneira simplificada, como se dá o
processo de transcrição do mRNA em bactérias:
As principais enzimas responsáveis pelo processo de
transcrição são as RNA polimerases,
que fazem a leitura da cadeia molde de DNA acrescentando nucleotídeos de RNA
(ribonucleotídeos) à molécula de RNA que está sendo feita. A síntese segue a regra
de pareamento entre as bases nitrogenadas, tendo como detalhe o fato de que as
adeninas no DNA farão par com as uracilas dos nucleotídeos que serão adicionados ao RNA que está sendo sintetizado, visto que não se encontra a
base nitrogenada timina nos nucleotídeos do RNA.
Na porção inicial de um gene encontramos uma sequência de nucleotídeos chamada
de promotor (ou região promotora) na
qual a RNA polimerase irá se ligar. Inicia-se então a leitura da cadeia molde
de DNA e ela procede até que a RNA polimerase chega às sequências de término
da transcrição, em bactérias, e se desliga do DNA, junto com o RNA
sintetizado. Em eucariontes as sequências de término são chamadas sequências
sinais de poliadenilação e o término da transcrição é distinto e depende do tipo de RNA polimerase e gene.
É bom mencionar que as RNA polimerases podem começar a síntese de uma cadeia de nucleotídeos do início, ao contrário das DNA polimerases, que precisam de um iniciador, que fornece uma extremidade 3'-OH para começar a síntese a partir do iniciador.
Também é interessante destacar que em eucariontes as
moléculas de mRNA sintetizadas passam por um processamento pós transcricional complexo, que abrange:
A adição de um Cap 5’: adiciona-se o nucleotídeo 7-metilguanosina da extremidade 5’-P da molécula. Acredita-se que isso sirva para proteger essa extremidade da ação de certas ribonucleases (enzimas que degradam moléculas de RNA).
Adição de uma cauda poli-A: adiciona-se à extremidade 3’-OH uma sequência de nucleotídeos com adenina (em mamíferos, ~250). Também acredita-se que tenha função protetora contra a degradação.
Splicing, processo que remove
grandes partes da molécula. As sequências de nucleotídeos removidas são
chamadas íntrons e as que permanecem
no mRNA são chamadas éxons. Os éxons são expressos: serão lidos pelos ribossomos durante a tradução. (Normalmente o evento mais importante a ser lembrado é o splicing).
Imagem: https://www.mun.ca/biology/scarr/iGen3_05-12.html
REFERÊNCIAS:
AMABIS
& MARTHO. Biologia das Células. Moderna. 3ª ed. 2010.
Campbell, Reece et al. Biologia.
8ª Ed. Artmed. 2010.
Nelson & Cox. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6ª ed. Artmed. 2013.
Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science. 2015.
Nelson & Cox. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6ª ed. Artmed. 2013.
Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science. 2015.