Biologia Molecular

Biologia Molecular 2014-01

1- (2,0 pontos). O processo de transcrição em procariotos se divide em três etapas: a) iniciação; b) alongamento e c) terminação. Explique como acontece cada uma dessas etapas.

Resposta: Etapa de iniciação – nesta etapa com rompimento das pontes de hidrogênio, ocorre a abertura da dupla fita de DNA e podemos perceber a formação do complexo de iniciação. É subdividida em: Ligação do RNA pol (RNA polimerase) ao promotor ; abertura do DNA molde; e a formação das ligações fosfodiester entre os primeiros nucleotídeos.

A ligação da RNA pol atua de modo a se ligar de forma inespecífica ao DNA, deslizando nele até que sua subunidade δ encontre a sequencia -35 do promotor. Além disso a RNA pol promove a abertura das fitas na sequencia -10 de modo a constituir o complexo aberto formado pelas fitas de DNA e a holoenzima. Esta abertura é facilitada pela presença de vários A=T nesta sequencia. Em vários momento, a RNApol sintetiza cadeias curtas de até 8 nucleotideos que são liberadas a seguir, desfazendo o complexo de iniciação, o que chamamos de “síntese abortiva”. Porém, quando a RNApol sintetiza cadeias de 10 ou mais nucleotídeos , o complexo se torna estável e a partir daí ocorre o alongamento da transcrição.

Etapa de Alongamento – Nesta fase os ribonucleotideos são incorporados sucessivamente, dando origem a cadeia nascente de RNA.. Ocorre que o desligamento do fator δ possibilita uma síntese mais rápida de RNA pela RNA pol pois este fator atua como uma espécie de freio na fase inicial da transcrição, o que garante também uma melhor certificação garantindo a transcrição do segmento correto. Alem disso, a RNApol também é capaz de desenrolar o DNA molde, romper as pontes de hidrogênio, o que provoca a abertura das fitas e parear as bases do DNA. Assim é formada a bolha de transcrição é formada possuindo cerca de 18 nucleotídeos abertos, incorporando algo em torno de 40 nucleotídeos a cada segundo.

Etapa de terminação - Esta etapa ocorre no momento que a RNApol passa pelo sinal de terminação, sinal este que propicia a formação de uma estrutura que favorece o rompimento do complexo RNApol-DNA-RNA. Em Escherichia coli foram descritos dois tipos de terminadores: Um dependente da proteína especifica ρ (rho) e outro independente de ρ (rho).

A terminação dependente de ρ (rho) não possuem sequência rica em A=T na fita molde. A proteína ρ se liga ao RNA em sítios de ligação específicos, migrando na direção 5’-3’ até que alcança o complexo de transcrição formado pela RNApol que esta sintetizando RNA na região de terminação. Em função das características desta região, ocorre uma pausa na transcrição e consequentemente a aproximação da proteína ρ da bolha de transcrição, promovendo a liberação do RNA que fora sintetizado.

A terminação independente de ρ (rho) apresenta uma porção no DNA milde rica e CΞG seguida de uma sequência de seis ou mais pares de A=T. A transcrição da região CΞG resulta numa molécula de RNA fita simples que possuem regiões complementares que podem se parear formando uma estrutura chamada “grampo de cabelo” . Estra estrutura interfere no movimento da RNApol causando uma parada na síntese de RNA. Por outro lado a trasncrição das sequências compostas por A=T produz segmentos de RNA formado por U que estão pareados com o A. Este pareamento (A=U) pode ser rompido facilmente por conta das suas duas pontes de hidrogênio entre eles. A presença da estrutura grampo de cabelo facilita o deslocamento da região rica em U resultando na liberação do RNA terminando a transcrição.

2- (1,5 pontos). Sabemos que no código genético estão todas as informações para a produção das moléculas de RNA necessárias ao nosso metabolismo. Depois da Transcrição a molécula gerada é chamada de Pré-RNA ou RNA primário. Explique: a) porque é gerada uma molécula de Pré-RNA, b) em que ela é diferente do RNA maduro ou mRNA e c) qual é o processo de que transforma uma molécula na outra.

Resposta: A origem da do mRNA (RNA mensageiros) está associada a existência da molécula de pré-RNA. O mRNA é muito importante para manutenção da vida das células, pois é ele que carrega as informações contidas na molécula de DNA

A diferença entre a molécula de pré-RNA e a molécula de RNA é a presença dos introns na molécula de pré-RNA.

O processo que transforma o pré-RNA em RNA maduro é chamado de “emenda” (splicing)

3- (1,5 pontos). Durante a polimerização das moléculas de mRNA as mesmas vão sendo protegidas contra degradação durante a sua síntese. Explique os dois principais processos para proteção dessas moléculas.

Resposta: A adição de uma estrutura chamada capacete 5 que modifica a extremidade 5’ do pré-RNA é uma dos processos o outro processo de proteção. O outro processo de proteção acontece devido a ligação do capacete 5’ ao complexo nuclear do capacete, que participa da exportação do mRNA para o citoplasma. Elas ficam protegidas contra a ação das nucleases por que a extremidade 3’ do transcrito nascente está localizado dentro da RNA polimerase.

4- (1,5 pontos). Sabemos que as bactérias possuem mecanismos diferenciados para regular a expressão de seus genes. Explique como funciona a regulação gênica em procariotos por controle positivo e por controle negativo.

Resposta: O controle positivo ocorre a partir de um gene regulador que ativa a expressão de um ou mais genes estruturais, produzindo o ativador. No controle negativo um gene regulador desativa a expressão de genes estruturais

O produto do gene regulador, tanto no controle positivo quanto no controle negativo se associam a uma sequência próxima ao promotor. Em alguns casos, uma molécula efetora faz a ponte de ligação