Introdução à Genética
8.3 Transcrição em eucariotos
FIGURA 8.10 A estrutura de um sítio de término para a RNA polimerase em bactérias. A estrutura em grampo é formada por meio do pareamento de bases complementares em um filamento de RNA rico em GC. A maior parte dos pareamentos de bases no RNA ocorre entre G e C, mas existe um par A–U.
CONCEITO-CHAVE Os transcritos procarióticos são iniciados em 5′ da região codi cadora dos genes
quando a RNA polimerase se liga a uma sequência promotora consenso ou quando ela se associa a
um fator σ que a guia até uma sequência promotora não consenso. O término da transcrição ocorre
em sequências especiais 3 ′ da região codi cadora que são intrínsecas ou rho-dependentes.
8.3 Transcrição em eucariotos
Conforme descrito no Capítulo 7, a replicação do DNA em eucariotos, embora mais complicada, é muito semelhante à replicação do DNA em procariotos. De algum modo, o mesmo pode ser dito em relação à transcrição, tendo em vista que eucariotos retêm muitos dos eventos associados à iniciação, ao alongamento e ao término em procariotos. A transcrição é mais complicada em eucariotos por causa de três motivos primários.
1. Os genomas eucarióticos maiores apresentam muito mais genes a ser
reconhecidos e transcritos. Enquanto as bactérias normalmente
apresentam alguns milhares de genes, os eucariotos apresentam dezenas
de milhares de genes. Além disso, existe muito mais DNA não
codificador em eucariotos. O DNA não codificador origina-se por uma
diversidade de mecanismos que serão discutidos no Capítulo 15. Assim,
embora os eucariotos apresentem mais genes do que os procariotos, seus
genes estão, em média, mais distantes. Por exemplo, enquanto a densidade
de genes (número médio de genes por comprimento de DNA) na E. coli é
de 1 gene por 1.400 pb, esse número cai para 1 gene por 9.000 pb na
mosca-das-frutas Drosophila, e é de apenas 1 gene por 100.000 pb nos
seres humanos. Essa baixa densidade de genes torna a etapa de iniciação
da transcrição um processo muito mais complicado. Nos genomas de
eucariotos multicelulares, encontrar o início de um gene pode ser como
encontrar uma agulha em um palheiro.
Como você verá, os eucariotos lidam com essa situação de diversos
modos. Primeiramente, eles dividiram o trabalho da transcrição entre três
polimerases diferentes:
a. A RNA polimerase I transcreve os genes de rRNA (excluindo o rRNA
5S)
b. A RNA polimerase II transcreve todos os genes codificadores de
proteínas, em relação aos quais o transcrito final é o mRNA, e transcreve alguns snRNA
c. A RNA polimerase III transcreve os pequenos genes de RNA funcional
(tais como os genes para tRNA, alguns snRNA e o rRNA 5S).
Nesta seção, focaremos nossa atenção na RNA polimerase II.
Em segundo lugar, os eucariotos necessitam da montagem de muitas
proteínas em um promotor antes que a RNA polimerase II possa começar a
sintetizar o RNA. Algumas dessas proteínas, denominadas fatores gerais
de transcrição (GTF; do inglês, general transcription factors), ligam-se
antes da ligação da RNA polimerase II, enquanto outras se ligam
posteriormente. O papel dos GTF e sua interação com a RNA polimerase II
serão descritos na próxima seção, sobre o início da transcrição em
eucariotos.
2. Uma diferença significativa entre eucariotos e procariotos é a presença de
um núcleo em eucariotos. Em procariotos, que apresentam ausência de
uma membrana nuclear, a informação no RNA é quase imediatamente
traduzida em uma cadeia de aminoácidos (polipeptídios), conforme
veremos no Capítulo 9. Em eucariotos, a transcrição e a tradução são
espacialmente separadas — a transcrição ocorre no núcleo e a tradução no
citoplasma (Figura 8.11). Em eucariotos, o RNA é sintetizado no núcleo
onde o DNA está localizado e é exportado do núcleo para o citoplasma
para tradução.
Antes que o RNA deixe o núcleo, ele deve ser modificado de diversos
modos. Essas modificações são coletivamente denominadas processamento
do RNA. Para distinguir o RNA antes e após o processamento, o RNA
recém-sintetizado é denominado transcrito primário ou pré-mRNA, e o
termo mRNA é reservado para o transcrito totalmente processado que pode
ser exportado para fora do núcleo. Conforme veremos, a extremidade 5′ do
RNA é submetida ao processamento enquanto a extremidade 3′ ainda está
sendo sintetizada. Portanto, a RNA polimerase II deve sintetizar o RNA
enquanto coordena simultaneamente um arranjo diverso de eventos de
processamento. Por esse motivo, entre outros, a RNA polimerase II é uma
enzima formada por multissubunidades, mais complexa que a RNA
polimerase procariótica. Na verdade, ela é considerada outra máquina
molecular. A coordenação do processamento e da síntese do RNA pela
RNA polimerase II será discutida na seção sobre o alongamento da
transcrição em eucariotos.
3. Finalmente, o molde para a transcrição, o DNA genômico, está
organizado em cromatina nos eucariotos (ver Capítulo 1), enquanto está
virtualmente “despido” em procariotos. Como você aprenderá no Capítulo
12, determinadas estruturas da cromatina podem bloquear o acesso da
RNA polimerase ao molde de DNA. Essa característica da cromatina se
desenvolveu em um mecanismo muito sofisticado para a regulação da
expressão gênica em eucariotos. Entretanto, uma discussão sobre a
influência da cromatina na capacidade da RNA polimerase II de iniciar a