8.4: Polimerase e Transcrição de RNA Bacteriano
Durante o curso da evolução, à medida que os organismos transitavam de um genoma de RNA para um genoma de DNA, dois requisitos imediatos precisavam ser cumpridos. Primeiro, a síntese de DNA dependente de molde de RNA, que forma o modo de replicação principal em retrovírus e ainda é observado em elementos retrotransponíveis em humanos. Segundo, a síntese de RNA dependente de molde de DNA, que é realizada pela RNA polimerase (RNAP) em bactérias e eucariotas.
A transcrição pode ser dividida em três fases principais, cada uma envolvendo sequências de DNA distintas para guiar a polimerase. Estas são:
- Iniciação, que envolve duas sequências específicas 10 a 35 pares de bases a montante do gene, chamadas promotores.
- Alongamento, onde a polimerase prossegue ao longo do molde de DNA, sintetizando o mRNA na direção de 5′ a 3′.
- Terminação, na qual a polimerase encontra uma região rica em nucleótidos C–G e pára a síntese de mRNA.
A RNAP bacteriana realiza todas as três fases em conjunto com outras proteínas acessórias. Embora algumas polimerases de RNA, como as polimerases virais T7 e N4, sejam compostas por uma única cadeia polipeptídica, todos os organismos com genomas celulares possuem polimerases com múltiplas subunidades que variam em tamanho e complexidade, dependendo da estrutura do genoma. A estrutura com múltiplas subunidades da RNAP bacteriana ajuda a enzima a manter a função catalítica, facilita a montagem, interage com o DNA e o RNA, e regula a sua própria atividade. Embora seja uma enzima cataliticamente eficiente, não reconhece sequências de DNA com especificidade. Para ajudar a RNAP a reconhecer sequências de DNA com alta afinidade, proteínas especializadas chamadas factores de transcrição ligam-se a regiões específicas do DNA para iniciar e terminar a transcrição. De todas as proteínas especializadas que auxiliam a RNAP, apenas uma é conservada em todos os três domínios da vida- bactérias, arquéias e eucariotas. Este factor de transcrição é chamado NusG em bactérias, Spt5 em arquéias e SPT5 em eucariotas. NusG liga-se à RNA polimerase durante a iniciação, assim que o factor σ se tiver dissociado. Regula a processividade da transcrição controlando as pausas da polimerase. A conservação universal de NusG indica que a regulação da atividade da polimerase durante o alongamento surgiu antes da regulação da iniciação da transcrição.
