Biologia para Cursos I

Procariotas não têm membranas entre os núcleos. Portanto, os processos de transcrição, tradução e degradação do ARNm podem ocorrer simultaneamente. O nível intracelular de uma proteína bacteriana pode ser rapidamente amplificado por múltiplos eventos de transcrição e tradução que ocorrem simultaneamente no mesmo modelo de DNA. A transcrição procariótica cobre muitas vezes mais de um gene e produz mRNAs policistrônicas que especificam mais de uma proteína.

a nossa discussão aqui exemplificará a transcrição descrevendo este processo em Escherichia coli, uma espécie bacteriana bem estudada. Embora existam algumas diferenças entre a transcrição em E. coli e a transcrição em archaea, uma compreensão da transcrição de E. coli pode ser aplicada a praticamente todas as espécies bacterianas.

ARN polimerase procariótica

procariontes usam a mesma ARN polimerase para transcrever todos os seus genes. Em E. coli, a polimerase é composta por cinco subunidades polipeptídicas, duas das quais são idênticas. Quatro destas subunidades, denotadas α, α, β, e β’, compreendem a enzima principal da polimerase. Estas subunidades reúnem-se sempre que um gene é transcrito, e desmontam-se quando a transcrição está completa. Cada subunidade tem um papel único; as duas subunidades α são necessárias para montar a polimerase sobre o DNA; a subunidade β liga-se ao trifosfato de ribonucleósido que se tornará parte da recém-nascida molécula de mRNA; e O β’ liga-se à cadeia de template de DNA. A quinta subunidade, σ, está envolvida apenas na iniciação da transcrição. Confere uma especificidade transcritional tal que a polimerase começa a sintetizar o ARNm a partir de um local de início adequado. Sem σ, a enzima principal transcrevia de locais aleatórios e produzia moléculas de ARNm que especificavam a algaraviada proteica. A polimerase constituída pelas cinco subunidades é denominada holoenzima (uma holoenzima é um composto bioquímico activo composto por uma enzima e pela sua coenzima).Promotores Procarióticos

Figura 1. A subunidade σ do RNA polimerase procariótica reconhece sequências de consenso encontradas na região promotora a montante da visão inicial da transcrição. A subunidade σ dissocia-se da polimerase após a transcrição ter sido iniciada.

um promotor é uma sequência de ADN na qual a máquina de transcrição se liga e inicia a transcrição. Na maioria dos casos, os promotores existem a montante dos genes que regulam. A sequência específica de um promotor é muito importante porque determina se o gene correspondente é transcrito o tempo todo, em parte do tempo, ou infrequentemente. Embora os promotores variem entre genomas procarióticos, alguns elementos são conservados. Nas regiões de -10 e -35 a montante do local de iniciação, existem duas sequências de consenso Promotoras, ou regiões que são semelhantes em todos os promotores e em várias espécies bacterianas (Figura 1).

a sequência de consenso -10, chamada região -10, é TATAAT. A sequência -35, TTGACA, é reconhecida e vinculada Por σ. Uma vez que esta interação é feita, as subunidades da enzima núcleo se ligam ao local. A região a-t-rich-10 facilita o desenrolamento do modelo de DNA, e várias ligações fosfodiester são feitas. A fase de iniciação da transcrição termina com a produção de transcrições abortivas, que são polímeros de aproximadamente 10 nucleótidos que são feitos e liberados.

Elongação e terminação em procariotas

a fase de Elongação da transcrição começa com a libertação da subunidade σ da polimerase. A dissociação de σ permite que a enzima principal proceda ao longo do modelo de ADN, sintetizando o ARNm na direcção 5′ a 3′ a uma taxa de aproximadamente 40 nucleótidos por segundo. À medida que a elongação prossegue, o ADN é continuamente desenrolado à frente da enzima principal e rebobinado atrás dela (Figura 2). A combinação de base entre ADN e ARN não é suficientemente estável para manter a estabilidade dos componentes de síntese do ARNm. Em vez disso, a ARN polimerase actua como uma ligação estável entre o modelo de ADN e as cadeias de ARN nascentes para garantir que o alongamento não é interrompido prematuramente.

Figura 2. Clique para obter uma imagem maior. Durante o alongamento, a polimerase Rna procariótica segue ao longo do modelo de DNA, sintetiza mRNA na direção de 5′ a 3′, e desenrola e rebobina o DNA como ele é lido.

sinais de terminação procariótica

uma vez que um gene é transcrito, a polimerase procariótica precisa ser instruída a dissociar-se do modelo de DNA e libertar o recém-criado mRNA. Dependendo do gene que está sendo transcrito, há dois tipos de sinais de terminação. Uma é à base de proteínas e a outra à base de ARN. Rho-dependent termination is controlled by the rho protein, which tracks along behind the polymerase on the growing mRNA chain. Perto do fim do gene, a polimerase encontra uma série de nucleótidos G no modelo de DNA e ele pára. Como resultado, a proteína rho colide com a polimerase. A interacção com rho liberta o ARNm da bolha de transcrição.

a terminação Rho-independente é controlada por sequências específicas na cadeia de modelos de ADN. À medida que a polimerase se aproxima do fim do gene que está sendo transcrito, ela encontra uma região rica em nucleótidos C–G. O ARNm dobra–se sobre si mesmo, e os nucleótidos C-G complementares unem-se. O resultado é um gancho de cabelo estável que faz com que a polimerase pare assim que começa a transcrever uma região rica em nucleótidos a–T. A região complementar U-A da transcrição de mRNA forma apenas uma interação fraca com o DNA modelo. Isto, juntamente com a polimerase estagnada, induz instabilidade suficiente para que a enzima central se rompa e libere a nova transcrição do mRNA.

após o término, o processo de transcrição está completo. Quando a terminação ocorre, a transcrição procariótica já teria sido usada para iniciar a síntese de numerosas cópias da proteína codificada, porque estes processos podem ocorrer simultaneamente. A unificação da transcrição, tradução e até mesmo degradação do mRNA é possível porque todos estes processos ocorrem na mesma direção de 5′ a 3′, e porque não há compartimentalização membranosa na célula procariótica (Figura 3). Em contraste, a presença de um núcleo em células eucarióticas impede a transcrição e tradução simultâneas.

Figura 3. Múltiplas polimerases podem transcrever um único gene bacteriano, enquanto numerosos ribossomas traduzem simultaneamente as transcrições de ARNm em polipeptídeos. Desta forma, uma proteína específica pode rapidamente atingir uma alta concentração na célula bacteriana.

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