28.0.1. Uma Visão Geral da Síntese de RNA:

Síntese de RNA, ou transcrição, é o processo de transcrição de informação da sequência de nucleótidos de ADN em informação da sequência de RNA. A síntese do RNA é catalisada por uma grande enzima chamada RNA polimerase. A bioquímica básica da síntese do RNA é comum a procariotas e eucariotas, embora sua regulação seja mais complexa em eucariotas. A estreita conexão entre a transcrição procariótica e eucariótica tem sido belamente ilustrada pelas estruturas tridimensionais recentemente determinadas de polimerases representativas do RNA a partir de procariotas e eucariotas (Figura 28.1). Apesar das diferenças substanciais no tamanho e número de subunidades de polipeptídeos, as estruturas gerais destas enzimas são bastante semelhantes, revelando uma origem evolutiva comum.

Síntese do RNA, como quase todas as reações de polimerização biológica, ocorre em três estágios: iniciação, alongamento e terminação. A RNA polimerase desempenha múltiplas funções neste processo:

Procura o DNA em busca de locais de iniciação, também chamados de locais promotores ou simplesmente promotores. Por exemplo, o DNA da E. coli tem cerca de 2000 sites promotores em seu genoma 4,8 × 106 bp. Como estas sequências estão na mesma molécula de DNA que os genes transcritos, elas são chamadas de elementos de ação cis.

Desliga um pequeno trecho de DNA de dupla camada para produzir um modelo de DNA de uma única camada, do qual recebe instruções.

Seleciona o ribonucleósido trifosfato correto e catalisa a formação de uma ligação fosfodiéster. Este processo é repetido muitas vezes à medida que a enzima se move unidireccionalmente ao longo do modelo de ADN. A RNA polimerase é completamente processiva – uma transcrição é sintetizada do início ao fim por uma única molécula de RNA polimerase.

Detecta sinais de terminação que especificam onde termina uma transcrição.

Interage com proteínas activadoras e repressoras que modulam a taxa de iniciação da transcrição ao longo de uma vasta gama dinâmica. Estas proteínas, que desempenham um papel mais proeminente em eucariotas do que em procariotas, são chamadas de fatores de transcrição ou elementos trans-atuantes. A expressão gênica é controlada principalmente ao nível da transcrição, como será discutido em detalhe no Capítulo 31.

A reação fundamental da síntese de RNA é a formação de uma ligação fosfodiéster. O grupo 3′-hidroxil do último nucleotídeo da cadeia nucleofílica ataca nucleofilicamente o grupo α-fosfato do trifosfato nucleosídeo que entra com a liberação concomitante de um pirofosfato (ver Figura 5.25). Esta reação é termodinamicamente favorável, e a degradação subsequente do pirofosfato para ortofosfato bloqueia a reação na direção da síntese do RNA.

A química da síntese do RNA é idêntica para todas as formas de RNA, incluindo RNA mensageiro, RNA de transferência, e RNA ribossômico. Os passos básicos esboçados agora também se aplicam a todas as formas. Seus processos sintéticos diferem principalmente em regulação, processamento pós-transcricional, e a polimerase específica que participa.