13.11: Transcrição

Visão Geral

Transcrição é o processo de sintetização de RNA a partir de uma sequência de DNA pela RNA polimerase. É o primeiro passo para produzir uma proteína a partir de uma sequência genética. Além disso, muitas outras proteínas e sequências regulatórias estão envolvidas na síntese adequada do RNA mensageiro (mRNA). A regulação da transcrição é responsável pela diferenciação de todos os diferentes tipos de células e, muitas vezes, pela resposta celular adequada aos sinais ambientais.

A Transcrição Pode Produzir Diferentes Tipos de Moléculas de RNA

Em eucariotas, o DNA é primeiro transcrito para um RNA primário, ou pré-mRNA, que pode ser processado em um mRNA maduro para servir como molde para a síntese de proteínas. Em procariotas como bactérias, no entanto, a tradução do RNA para polipeptídeos pode começar enquanto a transcrição ainda está em curso, pois o RNA pode ser rapidamente degradado. A transcrição também pode produzir diferentes tipos de moléculas de RNA que não codificam proteínas, como microRNAs, RNA de transferência (tRNA) e RNA ribossómico (rRNA)—contribuindo todos para a síntese proteica.

A Regulação da Transcrição é Central no Desenvolvimento

Com poucas exceções, todas as células do corpo humano contêm a mesma informação genética, desde neurónios no cérebro até células musculares no coração. Então, como é que as células assumem formas e funções tão diversas? Em grande parte, a resposta está na regulação da transcrição durante o desenvolvimento do organismo. Especificamente, a regulação transcricional desempenha um papel central na diferenciação celular—o processo de produção de células especializadas, como células musculares, a partir de células precursoras menos especializadas. Para produzir células especializadas, alguns genes devem ser ligados e outros desligados nas células precursoras.

Este processo de diferenciação celular é orquestrado por proteínas de ligação de DNA chamadas fatores de transcrição que controlam o nível de transcrição de genes que podem determinar o destino celular. Por exemplo, no início do desenvolvimento de vertebrados, as células da camada da ectoderme do embrião em desenvolvimento recebem vários sinais de indução de proteínas como BMP, WNT e SHH. Esses sinais ativam fatores de transcrição que ligam ou desligam uma série de genes. Assim, a regulação transcricional determina se as células da ectoderme se tornam em células da pele ou células do sistema nervoso.

Responder ao Ambiente Muitas Vezes Requer Alterações Transcricionais

Os ambientes raramente são estáveis por longos períodos de tempo. Considere, por exemplo, as mudanças de temperatura, precipitação e disponibilidade de alimentos a que uma planta é exposta no dia-a-dia, e às vezes de hora em hora. Para funcionarem adequadamente, os organismos individuais devem responder a tais mudanças ambientais ajustando características-chave, como as suas taxas de crescimento, imunidade ou comportamento. Esses ajustes muitas vezes requerem o aumento ou diminuição do nível de transcrição de um grande número de genes. Por exemplo, quando expostas às condições de seca, as plantas Arabidopsis thaliana ajustam rapidamente a transcrição de centenas de genes, para aumentarem o crescimento das raízes e, portanto, captarem o máximo de água do solo possível.

A transcrição é o processo de sintetizar RNA a partir de um molde de DNA. No núcleo, o complexo de pré-iniciação da transcrição se monta em torno do promotor central de um gene, que inclui um local de ligação do fator de transcrição geral, aqui uma caixa TATA, um sítio de ligação para a RNA polimerase, e o sítio de início da transcrição. Uma vez que os componentes necessários estão ligados, o complexo de pré-iniciação relaxa um breve trecho do DNA a montante do local de início da transcrição, e a RNA polimerase começa produzindo uma nova fita de mRNA.

Os nucleotídeos são adicionados um por um, e a síntese do mRNA ocorre em uma direção de cinco prime para três prime, na leitura a partir da vertente do modelo. Esta fita recém-criada de mRNA representa uma cópia das informações na cadeia de codificação, exceto as timidinas são substituídas por uracilos. A síntese vai continuar até que uma sequência de terminação seja encontrada, o que irá liberar o mRNA recém-criado e permitir o processamento posterior.