Biologia para Majors I
resultados de aprendizagem
- descrever o papel da ARN polimerase
Esta secção irá expandir-se sobre o papel específico das ARN polimerases durante a transcrição. Leia para aprender o papel das ARN polimerases em cada fase da transcrição.,
a Iniciação da Transcrição
ao contrário do procariontes polimerase que pode se ligar a um molde de DNA em seu próprio eucariontes necessitar de várias outras proteínas, chamadas fatores de transcrição, a primeira ligar para a região promotora e, em seguida, ajudar a recrutar apropriado polimerase.
as três polimerases eucarióticas do ARN
As características da síntese eucariótica do ARNm são marcadamente mais complexas que as dos procariontes. Em vez de uma única polimerase composta por cinco subunidades, os eucariotas têm três polimerases que são cada uma composta por 10 subunidades ou mais., Cada polimerase eucariótica também requer um conjunto distinto de fatores de transcrição para trazê-lo para o modelo de DNA.
RNA polimerase I está localizada no núcleo, uma subestrutura nuclear especializada na qual o RNA ribossomal (rRNA) é transcrito, processado e montado em ribossomas (Tabela 1). As moléculas de rRNA são consideradas RNAs estruturais porque têm um papel celular, mas não são traduzidas em proteínas. As rRNAs são componentes do ribossomo e são essenciais para o processo de tradução. A RNA polimerase I sintetiza todas as rRNAs, exceto a molécula 5S rRNA., A designação ” S “aplica-se às unidades de” Svedberg”, um valor nãoaditivo que caracteriza a velocidade a que uma partícula sedimentos durante a centrifugação.
RNA polymerase II is located in the nucleus and synthesizes all protein-coding nuclear pre-mRNAs., Os pré-mRNAs eucarióticos são submetidos a um processamento extenso após a transcrição, mas antes da tradução (Figura 1). Para maior clareza, a discussão deste módulo sobre transcrição e tradução em eucariotas usará o termo “mRNAs” para descrever apenas as moléculas Maduras processadas que estão prontas para serem traduzidas. A RNA polimerase II é responsável por transcrever a esmagadora maioria dos genes eucarióticos.
Figura 1. O mRNA eucariótico contém intrões que devem ser espalhados. Adicionam-se também um casquilho de 5′ e uma cauda de 3′ de poli-A.,
RNA polimerase III também está localizada no núcleo. Esta polimerase transcreve uma variedade de RNAs estruturais que inclui o 5S pré-rRNA, transferência pré-RNAs (pré-tRNAs) e pequenas pré-RNAs nucleares. Os tRNAs têm um papel crítico na tradução; eles servem como as moléculas adaptadoras entre o modelo mRNA e a crescente cadeia polipeptídica. Pequenas RNAs nucleares têm uma variedade de funções, incluindo “splicing” pré-mRNAs e regulando fatores de transcrição.,
um cientista que caracteriza um novo gene pode determinar qual polimerase o transcreve testando se o gene é expresso na presença de um determinado veneno de cogumelo, α-amanitina (Tabela 1). Curiosamente, a α-amanitina produzida por Amanita phalloides, o cogumelo do chapéu da Morte, afeta as três polimerases de forma muito diferente. A RNA polimerase I é completamente insensível à α-amanitina, o que significa que a polimerase pode transcrever o ADN in vitro na presença deste veneno. Em contraste, a RNA polimerase II é extremamente sensível à α-amanitina, e a RNA polimerase III é moderadamente sensível., Saber a transcrição da polimerase pode levar um pesquisador à função geral do gene que está sendo estudado. Como a RNA polimerase II transcreve a grande maioria dos genes, vamos concentrar-nos nesta polimerase nas nossas discussões subsequentes sobre factores de transcrição eucariótica e promotores.promotores eucarióticos são muito maiores e mais intrincados do que promotores procarióticos. No entanto, ambos têm uma seqüência semelhante à -10 seqüência de procariontes., Em eukaryotes, esta sequência é chamada de caixa de TATA, e tem a sequência de consenso TATAAA na cadeia de codificação. Está localizado em -25 a -35 bases em relação ao local de iniciação (+1) (Figura 2). Esta sequência não é idêntica à caixa E. coli–10, mas preserva o elemento rico em A-T. A termostabilidade das ligações a-T é baixa e isso ajuda o modelo de DNA a se desenrolar localmente na preparação para a transcrição.,
em vez do simples factor σ Que ajuda a ligar a polimerase Rna procariótica ao seu promotor, os eucariotas montam um complexo de factores de transcrição necessários para recrutar a ARN polimerase II a um gene de codificação de proteínas. Os factores de transcrição que se ligam ao promotor são denominados factores de transcrição basal. Estes fatores basais são todos chamados TFII (para o Fator de transcrição/polimerase II) mais uma letra adicional (A-J). O complexo central é TFIID, que inclui uma proteína Tata-binding (TBP)., Os outros fatores de transcrição, sistematicamente, se encaixam no molde de DNA, cada um, mais de estabilização de pré-iniciação complexo e contribuindo para o recrutamento de RNA polimerase II.
Figura 2. Um promotor generalizado de um gene transcrito por RNA polimerase II é mostrado. Os factores de transcrição reconhecem o promotor. A ARN polimerase II liga-se e forma o complexo de iniciação da transcrição.,um cientista espalha um promotor eucariótico na frente de um gene bacteriano e insere o gene num cromossoma bacteriano. Espera que a bactéria transcreva o gene?
alguns promotores eucarióticos também têm uma caixa de CAAT conservada (GGCCAATCT) em aproximadamente -80. Mais a montante da caixa TATA, os promotores eucarióticos podem também conter uma ou mais caixas ricas em GC (GGCG) ou caixas de octâmeros (ATTTGCAT)., Estes elementos ligam-se a fatores celulares que aumentam a eficiência da iniciação da transcrição e são frequentemente identificados em genes mais “ativos” que estão constantemente sendo expressos pela célula.
os factores de transcrição basais são cruciais na formação de um complexo de pré-iniciação no modelo de ADN que subsequentemente recruta ARN polimerase II para o início da transcrição. A complexidade da transcrição eucariótica não termina com as polimerases e promotores., Um exército de outros fatores de transcrição, que se ligam a intensificadores e silenciadores upstream, também ajudam a regular a frequência com que o pré-mRNA é sintetizado a partir de um gene. Realçadores e silenciadores afetam a eficiência da transcrição, mas não são necessários para a transcrição prosseguir.
A Evolução dos Promotores
A evolução dos genes pode ser um conceito familiar. Mutações podem ocorrer nos genes durante a replicação do DNA, e o resultado pode ou não ser benéfico para a célula., Ao alterar uma enzima, proteína estrutural, ou algum outro fator, o processo de mutação pode transformar funções ou características físicas. No entanto, promotores eucarióticos e outras sequências de regulação genética também podem evoluir. Por exemplo, considere um gene que, ao longo de muitas gerações, se torna mais valioso para a célula. Talvez o gene codifique uma proteína estrutural que a célula precisa para sintetizar em abundância para uma determinada função. Se for esse o caso, seria benéfico para a célula que o promotor desse gene recrutasse fatores de transcrição de forma mais eficiente e aumentasse a expressão do gene.,cientistas que examinaram a evolução das sequências Promotoras comunicaram resultados variáveis. Em parte, isto deve-se ao facto de ser difícil inferir exactamente onde começa e termina um promotor eucariótico. Alguns promotores ocorrem dentro dos genes; outros estão localizados muito a montante, ou mesmo a jusante, dos genes que estão regulando. No entanto, quando os investigadores limitaram o seu exame a sequências de promotores do núcleo humano que foram definidas experimentalmente como sequências que ligam o complexo de pré-iniciação, descobriram que os promotores evoluem ainda mais depressa do que os genes codificadores de proteínas.,não é ainda claro como a evolução do promotor pode corresponder à evolução dos seres humanos ou de outros organismos superiores. No entanto, a evolução de um promotor para efetivamente fazer mais ou menos de um determinado produto genético é uma alternativa intrigante para a evolução dos próprios genes.
estruturas Promotoras para as ARN polimerases I e III
os processos de introdução das ARN polimerases I e III no modelo de ADN envolvem colecções de factores de transcrição ligeiramente menos complexas, mas o tema geral é o mesmo.,
os elementos promotores conservados para genes transcritos pelas polimerases i e III diferem dos transcritos pela ARN polimerase II. ARN polimerase I transcreve genes que têm duas sequências Promotoras ricas em GC na região -45 a +20. Estas sequências, por si só, são suficientes para que ocorra o início da transcrição, mas promotores com sequências adicionais na região de -180 a -105 a montante do local de iniciação irão aumentar ainda mais a iniciação. Genes que são transcritos pela RNA polimerase III têm promotores upstream ou promotores que ocorrem dentro dos próprios genes.,
transcrição eucariótica é um processo fortemente regulado que requer uma variedade de proteínas para interagir entre si e com a cadeia de ADN. Embora o processo de transcrição em eucariontes envolva um maior investimento metabólico do que em procariontes, garante que a célula transcreve precisamente o pré-mRNAs de que necessita para a síntese de proteínas.,
Elongação e terminação
após a formação do complexo de pré-iniciação, a polimerase é libertada dos outros factores de transcrição, e o alongamento é permitido prosseguir como acontece em procariontes com a polimerase sintetizando pré-mRNA na direção de 5′ a 3′. Como discutido anteriormente, a RNA polimerase II transcreve a maior parte dos genes eucarióticos, por isso esta secção irá focar-se em como esta polimerase consegue alongamento e terminação.,embora o processo enzimático de alongamento seja essencialmente o mesmo em eucariotas e procariotas, o modelo de DNA é mais complexo. Quando as células eucarióticas não estão se dividindo, seus genes existem como uma massa difusa de DNA e proteínas chamadas cromatina. O DNA é bem embalado em torno de proteínas histonas carregadas em intervalos repetidos. Estes complexos de DNA-histona, coletivamente chamados nucleossomas, são regularmente espaçados e incluem 146 nucleótidos de ferida de DNA em torno de oito histonas como fio em torno de um espólio.,
para que a síntese de polinucleótidos ocorra, a máquina de transcrição precisa mover histonas para fora do caminho cada vez que encontra um nucleossomo. Isto é realizado por um complexo proteico especial chamado fato, que significa “facilita a transcrição cromatina”.”Este complexo afasta histonas do modelo de ADN à medida que a polimerase se move ao longo dele. Uma vez que o pré-ARNm é sintetizado, o complexo fato substitui os histones para recriar os nucleossomas.
a terminação da transcrição é diferente para as diferentes polimerases., Ao contrário dos procariontes, o alongamento pela RNA polimerase II em eucariontes ocorre entre 1000 e 2000 nucleotídeos além do fim do gene que está sendo transcrito. Esta cauda pré-mRNA é posteriormente removida por clivagem durante o processamento de mRNA. Por outro lado, as RNA polimerases i e III requerem sinais de terminação. Genes transcritos pela RNA polimerase I contêm uma sequência específica de 18 nucleótidos que é reconhecida por uma proteína terminal. O processo de terminação na RNA polimerase III envolve um gancho de cabelo mRNA semelhante à terminação rho-independente da transcrição em procariontes.,
Experimente
contribua!
melhore este pageLearn mais
- H Liang et al., “Fast evolution of core promoters in primate genomes,” Molecular Biology and Evolution 25 (2008): 1239-44. ↵
