Transcrição e processamento do mRNA

RKA8JV O que vamos fazer neste vídeo é nos aprofundar um pouco mais na transcrição. Nós já pincemos isso nos vídeos sobre replicação, transcrição e tradução. Transcrição, na linguagem do cotidiano, significa reescrever alguma coisa, ou reescrever alguma informação de outra forma. É isso que está acontecendo aqui, transcrição é quando temos uma informação codificada no gene, no DNA, e codificamos essa mesma informação em um RNA mensageiro. Então, na transcrição nós vamos do DNA para o RNA. Nós vamos do DNA para o RNA. Neste vídeo, nós focaremos em genes que codificam proteínas, então, o primeiro passo é a transcrição, ir do DNA para o RNA. Em um vídeo futuro, nos aprofundaremos mais na tradução. Nós vamos traduzir essa informação em uma proteína. Esses diagramas dão uma visão panorâmica disso. É um pouco mais simples em bactérias, temos o DNA flutuando no citosol bem aqui e assim a transcrição acontece. Você começa com o DNA, esse gene que codifica a proteína no DNA, e daí você codifica o RNA mensageiro, bem aqui. Em seguida, esse RNA mensageiro pode se envolver com o ribossomo, e esse é o processo de tradução, que vai produzir um polipepitídeo, que vai produzir uma proteína. Em células eucarióticas, que nós vamos nos aprofundar um pouco mais nesse vídeo, a transcrição do DNA para RNA mensageiro acontece dentro do núcleo. Temos duas etapas aqui, nós vamos do DNA para o que chamamos de pré-RNAm. Deixe-me escrever, pré-RNAm. Está representado bem aqui. Ele precisa ser processado para virar o que chamamos de RNAm, que então, pode sair do núcleo e ser traduzido em uma proteína. Então agora que já demos uma vista geral, vamos nos aprofundar, vamos entender os diferentes atores envolvidos nesse processo e vamos entender se estamos falando sobre um célula eucariótica. Que tipo de processamento realmente pode acontecer? Então, aqui vamos começar com o gene codificador de proteína, que está dentro do DNA, bem aqui. O ator principal não é o DNA nem o RNA mensageiro, é a RNA polimerase. Ela é usada para criar uma sequência de nucleotídeos que então se tornará um RNA mensageiro. Bom, a RNA polimerase precisa saber por onde começar, e a maneira que ela tem para começar é se atracar a uma sequência do DNA conhecido como promotor. Todo gene tem um promotor associado a ele, especialmente se estamos falando em células eucarióticas. Algumas vezes você tem um promotor associado a um conjunto de genes, mas, geralmente, se você tem um gene você vai ter um promotor, e é dessa forma que a RNA polimerase sabe que tem que se atracar bem aqui. Uma vez que ela se atraca, ela é capaz de separar as fitas. Ela separa as fitas, e isso é bem interessante, porque quando nos aprofundamos na replicação você viu vários atores, como a elicase e todas as outras. Mas esse complexo RNA polimerase é muito capacitado, ele não é apenas capaz de separar as fitas, mas também é capaz de codificar o RNA. Ela faz isso da mesma forma que a DNA polimerase, ou seja, ela faz isso em apenas uma direção, ela pode adicionar nucleotídeos na extremidade 3'. Então, ela vai codificar da extremidade 5' para a extremidade 3'. Note essa flecha, bem aqui, indicando a direção. Estamos estendendo a extremidade 3' do RNA, então, como você pode ver aqui, ela está codificando em apenas um dos lados. Vamos pensar um pouco sobre isso. Nós podemos chamar esse lado de fita molde, porque este lado do DNA está servindo de molde para formar o RNA. Mas, se pensarmos na informação que esse RNA está codificando, ele tem a mesma informação da fita de DNA de cima, a fita codificante, porque esse nucleotídeo aqui é complementar a este nucleotídeo, assim como este nucleotídeo é complementar a esse, e você pode ver isso com um pouco mais de profundidade se realmente fossem adicionados nucleotídeos. Então, essa é a fita molde. Se você tem aqui uma timina, no RNA você teria uma adenina. Olhe para a outra fita de DNA, bem acima, temos praticamente a mesma sequência, a única diferença é que não acharemos nenhuma timina no RNA, ao invés disso, temos uma base nitrogenada semelhante, que chamamos de uracila. Mas a uracila atua como uma timina, então ela codifica a mesma informação. Então, de novo, essa fita de baixo atua como molde, o que vai resultar na codificação de um RNA, que contém a mesma informação da fita de cima, a fita codificante. E só para você poder apreciar um pouco como essas coisas se parecem eu trouxe uma imagem, bem aqui. Pode ser meio difícil visualizar como essas coisas interagem, mas você pode ver aqui o complexo RNA polimerase. Isso é de um organismo específico, que pode ser muito, mas muito complexo. É fascinante como essas coisas interagem. Toda vez que você estudar Biologia e alguém como eu chegar com a narrativa simples e clara sobre como as enzimas interagem com diferentes macromoléculas, como o DNA ou RNA, eu quero que você se lembre de como essas coisas são incríveis. Essas moléculas interagindo umas com as outras, se ligando umas com as outras, tudo isso está acontecendo incrivelmente rápido dentro da célula, está acontecendo em todas as nossas células, mesmo enquanto estamos aqui conversando, e isso é realmente muito incrível. Então, a próxima coisa que você tem que pensar está bem aqui, nós estamos estendendo o RNA. E quando isso vai realmente parar? A RNA polimerase vai continuar trabalhando até encontrar a sequência que marcamos aqui de azul, o terminador. Existem diversas formas que o terminador pode indicar a RNA polimerase aqui: "ei, está na hora de parar''. Especificamente ela cria, de alguma forma, algo estrutural, e faz a polimerase se soltar. O mecanismo que está representado bem aqui, que pode acontecer em bactérias, é que o DNA codificado forma um grampo. Para isso, precisamos ter as bases complementares corretas, bem aqui. Bases complementares corretas para formar esse grampo. Esse grampo, juntamente com as coisas ao redor desse grampo, impedem que a polimerase continue prosseguindo, então, o complexo muda um pouquinho e larga a fita, ou, pelo menos, é isso que se acredita acontecer. Existem outras formas pelas quais o terminador pode agir. Pode ser por uma sequência que a polimerase reconhece e muda de conformação, de forma que ela se solte. Se estamos falando de um procarioto, então nós já acabamos, nosso RNA mensageiro pode ir até o ribossomo, e então ser traduzido em uma proteína. Mas se estamos falando em um eucarioto, então nós temos que fazer mais uma etapa, o processamento. Aqui nós tínhamos um procarioto, então esse seria o nosso RNA mensageiro, mas se estamos, agora, falando de um eucarioto, então, este seria o nosso pré-RNAm, que agora tem que ser processado. Você poderia dizer: ''ok, como isso vai ser processado?" Bem, existe uma série de coisas que precisa acontecer, algumas coisas serão adicionadas no começo e no final do RNA. Aqui temos um capacete 5', e esta é uma guanina modificada. Guanina modificada, que irá auxiliar no processo de tradução, quando os ribossomos atracarem aqui, e teremos também uma cauda poli-A. Chamamos isso de cauda poli-A porque temos um grupo de adeninas na extremidade, bem aqui. Elas não ajudam apenas no processo de tradução, elas asseguram que a informação seja mais robusta, assim, as extremidades da RNAm ficam mais protegidas de danos. Ainda existem outras coisas que precisam ser processadas. Isso é uma das coisas fascinantes na biologia evolutiva, é que nós temos, nessa sequência de RNAm, partes não codificantes, e as chamamos de íntrons. Então, essas regiões não contém informações que codificam proteínas, que seriam codificadas por nosso gene inicial. Assim, essas partes aqui são processadas e excluídas, e chamamos esse processo de splicing. Eu não vou entrar em detalhes sobre os atores que participam do splicing, mas o que você tem que saber é que, como parte do processamento eucariótico, você adiciona o capacete, você adiciona a cauda, e então, retira os íntrons. Uma vez que você retira os íntrons, tudo o que resta são os éxons, que são as partes codificantes. Então você terá isso daqui, isso daqui, e isso daqui, o éxons. Então eles se conectarão para formar o RNA mensageiro, e é isso que você terá como resultado. Em uma célula eucariótica aconteceria isso e você estaria com o RNAm maduro. E é isso que vimos aqui. Então, bem aqui, temos o RNA mensageiro, que agora pode migrar para fora do núcleo até o ribossomo, onde ele poderá ser traduzido.