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RNA polimerase

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de RNA polimerase

Uma RNA polimerase (RNAP) ou polimerase de ácido ribonucleico, é uma enzima multi -subunidade que catalisa o processo de transcrição em que um polímero de RNA é sintetizado a partir de um modelo de DNA. A sequência do polímero de RNA é complementar à do DNA do modelo e é sintetizada na orientação de 5 ‘→ 3’. Essa fita de RNA é chamada de transcrição primária e precisa ser processada antes que possa ser funcional dentro da célula.

As polimerases de RNA interagem com muitas proteínas para realizar sua tarefa. Essas proteínas ajudam a melhorar a especificidade de ligação da enzima, ajuda a desenrolar a dupla estrutura helicoidal do DNA, modular a atividade da enzima com base nos requisitos da célula e alterar a velocidade da transcrição. Algumas moléculas de RNAP podem catalisar a formação de um polímero com mais de quatro mil bases de comprimento a cada minuto. No entanto, eles têm uma faixa dinâmica de velocidades e podem ocasionalmente parar ou até parar em determinadas seqüências para manter a fidelidade durante a transcrição.

Funções da RNA polimerase

Tradicionalmente, o dogma central da biologia molecular analisou o RNA como uma molécula mensageira, que exporta as informações codificadas para o DNA para fora do núcleo, a fim de impulsionar a síntese de proteínas no citoplasma: DNA → RNA → proteína. Os outros RNAs bem conhecidos são RNA de transferência (tRNA) e RNA ribossômico (rRNA), que também estão intimamente conectados à maquinaria sintética proteica. No entanto, nas últimas duas décadas, ficou cada vez mais claro que o RNA serve uma série de funções, das quais a codificação de proteínas é apenas uma parte. Alguns regulam a expressão gênica, outros agem como enzimas, outros são cruciais na formação de gametas. Estes são chamados de não codificação ou ncRNA.

Como o RNAP está envolvido na produção de moléculas com uma ampla gama de funções, uma de suas principais funções é regular o número e o tipo de transcritos de RNA formados em resposta aos requisitos da célula. Várias proteínas diferentes, fatores de transcrição e moléculas de sinalização interagem com a enzima, especialmente a extremidade do terminal carboxi de uma subunidade, para regular sua atividade. Acredita -se que essa regulação tenha sido crucial para o desenvolvimento de plantas e animais eucarióticos, onde células geneticamente idênticas mostram expressão gênica diferencial e especialização em organismos multicelulares.

Além disso, o funcionamento ideal dessas moléculas de RNA depende da fidelidade da transcrição – a sequência na fita do modelo de DNA deve ser representada com precisão no RNA. Mesmo uma mudança de base única em algumas regiões pode levar a um produto completamente não funcional. Portanto, embora a enzima precise trabalhar rapidamente e concluir a reação de polimerização em um curto período de tempo, ela precisa de mecanismos robustos para garantir taxas de erro extremamente baixas. O substrato nucleotídeo é rastreado em várias etapas quanto à complementaridade da fita de DNA do modelo. Quando o nucleotídeo correto está presente, cria um ambiente propício à catálise e ao alongamento da fita de RNA. Além disso, uma etapa de revisão permite que as bases incorretas sejam excisadas.

Finalmente, as polimerases de RNA também estão envolvidas na modificação pós-transcricional dos RNAs para torná-los funcionais, facilitando sua exportação do núcleo para o local de ação final.

Tipos de RNA polimerase

Há uma similaridade notável nas polimerases de RNA encontradas em procariontes, eucariotos, arquea e até alguns vírus. Isso aponta para a possibilidade de eles evoluíram de um ancestral comum. O RNAP procariótico é feito de quatro subunidades, incluindo um fator sigma que se dissocia do complexo enzimático após o início da transcrição. Enquanto os procariontes usam o mesmo RNAP para catalisar a polimerização da codificação e o RNA não codificante, os eucariotos têm cinco polimerases de RNA distintas.

O RNAP eucariótico I é um cavalo de trabalho, produzindo quase cinquenta por cento do RNA transcrito na célula. Polimeriza exclusivamente o RNA ribossômico, que forma um grande componente dos ribossomos, as máquinas moleculares que sintetizam proteínas. A RNA polimerase II é extensivamente estudada porque está envolvida na transcrição de precursores de mRNA. Também catalisa a formação de pequenos RNAs nucleares e micro RNAs. O RNAP III transcreve o RNA de transferência, algum RNA ribossômico e alguns outros pequenos RNAs e é importante, pois muitos de seus alvos são necessários para o funcionamento normal da célula. As polimerases de RNA IV e V são encontradas exclusivamente em plantas e, juntas, são cruciais para a formação de pequeno RNA interferente e heterocromatina no núcleo.

Processo de transcrição

A transcrição começa com a ligação da enzima RNAP a uma parte específica do DNA, também conhecida como região promotora. Essa ligação requer a presença de algumas outras proteínas – o fator sigma nos procariontes e vários fatores de transcrição nos eucariotos. Um conjunto de proteínas chamadas fatores gerais de transcrição é necessário para toda a atividade transcricional eucariótica e inclui o fator de iniciação da transcrição II A, II B, II D, II E, II F e II H. Estes são complementados por moléculas de sinalização específicas que modulam a expressão gênica por meio de Alongamentos de DNA não codificante localizado a montante. Muitas vezes, a iniciação é abortada várias vezes antes que um trecho de dez nucleotídeos seja polimerizado. Depois disso, a polimerase vai além do promotor e perde a maioria dos fatores de iniciação.

Isto é seguido pelo desenrolamento do DNA de fita dupla, também conhecida como “fusão”, para formar uma espécie de bolha onde ocorre a transcrição ativa. Essa ‘bolha’ parece se mover ao longo da fita de DNA à medida que o polímero de RNA se alonga. Após a conclusão da transcrição, o processo é terminado e a fita de RNA é processada. RNAP procariótico e RNA eucariótico polimerases I e II requerem proteínas adicionais de terminação de transcrição. O RNAP III termina a transcrição quando há um trecho de bases de timina na fita de DNA sem tempos.

Comparação entre DNA e RNA polimerase

Enquanto as polimerases de DNA e RNA catalisam as reações de polimerização de nucleotídeos, existem duas grandes diferenças em sua atividade. Ao contrário das polimerases de DNA, as enzimas RNAP não precisam de um primer para iniciar a reação de polimerização. Eles também são capazes de iniciar a reação do meio de uma fita de DNA e lendo sinais de ‘parada’ que fazem com que o complexo enzimático se dissocie do modelo. Finalmente, enquanto as polimerases de RNA são um pouco mais lentas que seus colegas, eles têm a vantagem de precisar apenas fazer uma cópia complementar de uma fita de DNA.

Termos de biologia relacionados

  • 3 ′ -> 5 ‘Orientação -direcionalidade de uma única fita de ácido nucleico que deriva da numeração de átomos de carbono no anel de açúcar nucleotídeo. Uma extremidade do ácido nucleico possui um grupo hidroxila livre no terceiro carbono e a outra extremidade possui um grupo de fosfato livre ligado ao quinto carbono.
  • Heterocromatina – segmentos de um cromossomo que são transcricionalmente silenciosos e parecem ser mais densos que transcreveram ativamente regiões.
  • SIRNA – Pequenos RNA interferente são moléculas de RNA de fita dupla curta envolvidas na regulação gênica através da interferência do RNA.
  • CARBOXY-TERMINO-Uma extremidade de uma proteína ou polipeptídeo que contém um grupo carboxil livre ligado ao átomo de alfa-carbono do aminoácido. O outro extremo do polipeptídeo é chamado de terminal N ou amino-terminal.

Questionário

1. Qual dessas polimerases de RNA catalisa a formação do RNA mensageiro (mRNA)? A. RNAP I B. RNAP II C. RNAP III D. RNAP V

Resposta à pergunta nº 1

B está correto. RNAP I e III catalisam a formação de rRNA e outros pequenos RNA. O RNAP V está envolvido na formação de heterocromatina.

2. Qual dessas polimerases de RNA é encontrada apenas nas plantas? A. RNAP I e II B. RNAP I e III C. RNAP IV e V D. Nenhuma das opções acima

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. O restante é encontrado em todos os eucariotos.

3. Qual destes está presente durante o início da transcrição procariótica? A. Fator Sigma B. Fator de transcrição II A C. Fator de transcrição II B D. Fator de transcrição II D

Resposta à pergunta nº 3

A está correto. Todos os outros estão presentes apenas nos eucariotos.

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