PROCESSAMENTO de RNA

1. PROCESSAMENTO de RNA

5. Intron type Where found GU-AG introns Eukaryotic nuclear pre-mRNA AU-AC introns Eukaryotic nuclear pre-mRNA Group I Eukaryotic nuclear pre-rRNA, organelle RNAs, few bacterial RNAs Group II Organelle RNAs, some prokaryotic RNAs Group III Organelle RNAs Twintrons Organelle RNAs Pre-tRNA introns Eukaryotic nuclear pre-tRNA Archaeal introns Various RNAs

6. Gene Length (kb) Number of introns Amount of the gene taken up by the introns (%) Insulin 1.4 2 69 b-globin 1.6 2 61 Serum albumin 18 13 79 Type VII collagen 117 72 31 186 25 95 Factor VIII 98 Dystrophin 78 2400

10. RNAs ribossômicos (rRNA) e RNAs transportadores (tRNA) são normalmente,processados em procariotes e eucariotes.

11. Adição do cap

12. Possíveis funções do CAP • Proteger o extremo 5’ do mRNA da ação de exonucleases • Reconhecimento pelo ribossomo Poliadenilação Sinais codificados no DNA e presentes no RNAm são reconhecidos por proteínas e enzimas que se ligam ao RNA. • CPSF-AAUAAA • Cstf-GU-rich • CA – fator de clivagem

13. Qual é o possível papel da poli (A)? • Estabilidade e sobrevida (remoção da poliA parece preceder a degradação de certos RNAmnão evidencias). • Inibe a tradução “in vitro”. Exceções: rRNA, tRNAs e mRNA (histonas)

14. mRNAs maturos são seletivamente exportados • Como a célula distingue entre os mRNAs relativamente maduros e a enorme quantidade de lixo A resposta esta no transporte do núcleo para o citoplasma, o qual é altamente seletivo. • Introns, RNAs quebrados e mRNAs erroneamente“spliceados”: inúteis, e potencialmente danosos para a célula. • mRNAs devem estar ligados ao apropriado set de proteínas ex.:cap-binding complex, SR e polyA-binding proteins. (proteínas que sinalizam o fim do de splicing são de particular importância) • Genes sem introns possuem seqüências reconhecidas por outros fatores • hnRNPs ( heterogeneus nuclear RNA): ~ 200A; 40S; 100-800bases; 6 principais grupos de proteínas (A1,A2,B1,B2,C1,C2) • ~ 30 mais abundantes no núcleo; Removem “hairpins” permitem que sinais sejam lidos mais facilmente; Importantes em distinguir mRNas maduros de “debris”. Introns e mRNAs carregam sinais em forma de proteínas ligadas Alguns hnRNAs permanecem ligados ao mRNA no citoplasma.

15. Complexospré-mRNA-proteinaemRNA-proteinassão estruturas dinâmicas formadas pela perda de numerosas proteínas durante o processamento (sínteses, processamento, exportação e tradução). Assim estas estruturas refletem os diferentes eventos relacionados com o processamento culminando com uma fibra curvada.

16. Muitos RNAs no-codificantes são também sintetizados e processados no núcleo • A ausência da cauda citoplasmática nos RNAs no-codantes ajudam a diferenciar-os dos mRNAs. • rRNA: E.coli 7 cópias; humanos 200x em 5 cromossomos; Xenopus 600x • Dos 4 tipos de RNAr (18S, 5.8S e 28S) são obtidas por clivagem diferencial do mesmo transcrito. • O 5S é sintetizado a partir de um cluster separado de genes e sintetizado pela RNApol III não • requer modificações químicas

17. O nucléolo é uma fabrica de ribossomos • Não possui membrana; • Agregado de macromoléculas (genes rRNAs, precursores e rRNAs maturos,enzimas,snoRNP) • O tamanho reflete o número de ribossomos na célula ( ate 25% do núcleo) • Sínteses de outros complexos RNA-proteínas ex U6snRNAP; telomerase

18. A função do nucléolo na sínteses de ribossomos e outras ribonucleoproteínas

19. O núcleo possui uma variedade de estruturas sub-nucleares Grânulos de Intercromatina “splickers” Fibriliarin Protein (snoRNPs) Coilin protein “Corpos de cajal” “Bulk cromatin” • Estruturas altamente dinâmicas e sem membranas (interações RNA-proteínas- DNA). • Corpos de Cajal e GEMS: snRNP e snoRNA sofrem modificação e ensamble com proteínas • Grânulos de intercromatina:estocagem de snRNP. • Anomalias- doenças: ex proteína SMN ( sobrevida motora de neurônios),atrofia muscular, • defeito no ensamble de snRNP e o conseqüente “splicing”

20. Estruturas subnucleares • Sínteses e exportação de snRNAs • Modificação 5’ e 3’ e ensamble • 7 proteínas comuns (Sm proteínas). • Re-importação dos complexos e • final modificação em “Cajal bodies” snRNPs e snoRNPs sofrem mudanças conformacionais Acumulo de snRNPs maduros (20-50) • Existem aproximadamente (2000-3000) sitios de ativa transcrição e splicing nas fibras de pericromatina

21. RNA splicing remove Introns do pre-mRNA recém sintetizado • Algumas questões a respeito do splicing • O splicing acontece numa particular localização no núcleo e está conectado com outros eventos? • Como a especificidade do splicing é controlada?. • Que assegura que os extremos dos introns sejam reconhecidos para que a correta seqüência seja removida?. • Os introns são removidos numa particular ordem? • Envolve reações de transferência de grupos fosfatos “transesterificações” estrutura “lariat”. • 5 RNAs; 50 proteínas e muitas moléculas de ATP.

22. Cis-splicing 1.splicing nuclear do pré-mRNA( introns nucleares) 2. splicing de introns do grupo I( introns nucleares de eucariotes inferiores) 3.splicing de introns do grupo II ( introns de organelas ) • Trans-splicing -mRNAs de tripanossomatídeos - Alguns mRNAs de nematodos • Diversos tipos de sistemas de splicing: • Os introns são removidos por um complexo de proteínas e ribonucleoproteínas (o spliceossomo) • que reconhece certas seqüências consenso nas divisa entre exon-intron e no interior de cada intron. • Eliminação dos introns é uma propriedade autonoma do próprio RNA. Dois grupos de introns • com uma estrutura secundária terciária característica. • -A remoção de introns de tRNA nucleares de lev. envolve atividade enzimática.

24. Importância do splicing • Permitir recombinação entre exons de diferentes genes. • Permitir a produção de mais de uma proteína a partir do mesmo gene, • “splicing alternativo”, incremento do potencial codificante do genoma. • (60% genes apresentam splicing alternativo) • Principal impedimento para predezir a seqüência de uma proteína a partir de seu gene e conseqüentemente o numero total de seqüências codificantes no genoma

25. Splicing alternativo envolve uso diferencial de funções • Alguns casos o padrão de expressão é dado pelo transcrito primário: • uso de diferentes “startpoint” ou seqüências de terminação. • O transcrito primário é spliciado em mais de uma forma: exons são substituídos, acrescentados ou deletados. • Certos casos múltiplos produtos são feitos na mesma célula,em outros • determinado padrão acontece sob particulares condições. • Existem casos onde um sítio de excisão permanece constante, enquanto os outros variam segundo o tipo celular, o sexo.

26. Outros exemplos de splicing alternativo Os elementos P de D. melanogaster mostram um padrão de splicing tecido específico Células somáticas:2 eventos de splicing, Linha germinal: um adicional splicing remove outro intron. Dado que um codon de terminação esta neste intron, uma proteína maior é produzida durante a fase germinal.

27. Edição (“RNA Editing”) Mudança na informação genética em nível de mRNA 2 situações diferentes - células de mamíferos:substituição de uma base apolipoproteínas Bdiferentes entre fígado e intestino (editada) receptor de glutamatono cérebro(Glu Arg: alteração no fluxo de íons pelo neurotransmissor) -mRNAs mitocondriais de tripanossomas:mudanças mais amplas em transcritos de vários genes Exs:subunidade II da citocromo oxidase(adição de 4 Us); coxIII de T.brucei(mais da metade dos nucleotídeos do mRNA foram gerados pela adição de Us não codificados no genoma) Adição ou deleção de bases: - muda fase de leitura - cria códons de iniciação - cria códons de terminação

28. Enzima desaminase específicadeve reconhecer a estrutura do mRNA

29. Splicing de tRNAs • Acontece por reações de clivagem e ligação separadas. • 40 dos 400 genes para tRNAs são interrompidos 1 simples intron localizado a um nucleotídeo de extremo 3’ do anticidon entre 14 a 16 pb sem eqüência consenso. • Genes de tRNA procariotos: • Uma ou poucas cópias espalhadas no genoma bacteriano e ou repetidos em tandem. • Podem encontrar-se em operons policistrônicos, operons de rRNA. • Genes tRNA eucariotos: • cópias múltiplas, organização varia de espécie para espécie:dispersos no genoma • (como em leveduras); agrupados (Drosophila); repetidos em tandem (Xenopus). • Todos os introns incluem uma seqüência que é complementar ao anticodon do tRNA e cria • uma conformação alternativa para o braço do anticodon • O intron, não é inteiramente irrelevante: • O pareamento entre uma base da alça do intron e uma base • não pareada da haste é necessário para o splicing.

30. Introns que codificam proteínas • Em alguns fungos introns de mitocôndria codificam uma proteína que • participa no splicing do próprio intron “ maturases” Ex. citocromo b, 3 exon-2 introns, remoção do 1 intron origina uma ORF que inclui o 2 intron que poor sua vez participa na remoção do próprio intron. • Introns do grupo I e II codificam enziams deste tipo, uma vez que eles podem • sofrer auto-splicing, estas enz estabilizariam as estruturas secundárias • Origem dos Introns Os introns foram adquiridos pelos eucariotes ou foram perdidos pelos procariotes ? Hipoteses: Teriam surgido como conseqüência da fusão de pequenas seq. possibilitando rearranjo de seq. codificantes sem necessidade de uma exata justaposição. “Os introns não seriam uma necessidade para sobrevivência, mas sem uma vantagem evolutiva, permitindo uma evolução mais rápida, teoria do exon shuffling” • Evidencias dadas por exons ou grupos de exons que codificam domínios diferentes numa mesma proteína.