Atenuação de transcrição em procariontes

A atenuação transcricional ocorre quando a transcrição do RNA é terminada prematuramente devido à formação de uma estrutura em gancho de mRNA terminador. As bactérias usam esses grampos para regular o processo de transcrição e controlar a síntese de vários aminoácidos, incluindo histidina, lisina, treonina e fenilalanina. A atenuação da transcrição ocorre nas regiões não codificantes do mRNA.

Existem vários mecanismos diferentes usados para atenuar a transcrição. Na atenuação transcricional mediada pelo ribossomo, o movimento de um ribossomo no transcrito é interrompido ou prossegue dependendo da disponibilidade dos tRNAs carregados com um aminoácido específico. Altas concentrações de aminoácidos permitem que o ribossomo avance levando à formação da estrutura terminadora; a deficiência do aminoácido paralisa o ribossomo e causa a formação da estrutura anti-terminadora. O operon trp em E. coli, discutido abaixo, é um bom exemplo desse tipo de mecanismo. A atenuação transcricional mediada por tRNA, como observada no operon trp de Lactococcus lactis, depende de uma interação RNA-RNA. Quando os tRNAs não carregados estão presentes em número suficiente, eles se ligam diretamente ao mRNA e estabilizam a estrutura anti-terminador. Sabe-se também que a atenuação transcricional é mediada por proteínas encontradas no operon bgl (beta-glicosídeo) em E. coli. Isto envolve uma interação RNA-proteína onde uma proteína se liga ao transcrito e regula a formação de uma estrutura anti-terminador. Mais recentemente, foi descoberto outro mecanismo de atenuação da transcrição, onde se observou que pequenos metabólitos como a tiamina regulam a transcrição ligando-se diretamente aos segmentos de mRNA não codificantes, também conhecidos como riboswitches. Os riboswitches podem formar uma estrutura terminadora ou antiterminadora, dependendo da concentração e da natureza de um metabólito.

Óperon Trp

O operon trp em E. coli contém uma sequência líder de 140 nucleotídeos antes de seu primeiro gene estrutural. Esta sequência líder tem quatro segmentos distintos – 1 a 4 – e regula a transcrição dos genes estruturais a jusante. O segmento 1 pode formar uma estrutura em gancho com o segmento 2. Essa estrutura em grampo 1-2 é conhecida como estrutura de pausa, pois durante a transcrição, ela paralisa a RNA polimerase até que o ribossomo se ligue ao RNA recém-transcrito. Isso sincroniza a transcrição e a tradução em bactérias. Quando as concentrações de triptofano são baixas, forma-se uma estrutura em gancho entre os segmentos 2 e 3, conhecida como estrutura anti-terminador. Esta estrutura anti-terminador permite a transcrição contínua dos genes a jusante que produzem enzimas para a síntese de triptofano. Em contraste, quando as concentrações de triptofano são suficientes, forma-se uma estrutura em gancho entre os segmentos 3 e 4, chamada estrutura terminadora. Junto com uma série de bases de uracila que se seguem, a estrutura terminadora faz com que a RNA polimerase se dissocie das cadeias de RNA e DNA modelo, resultando no término da transcrição.