Perguntas e respostas de replicação e transcrição

 Referentes às aulas de segunda feira, 11 de maio e quarta feira 13 de maio de 2015.

1. No diagrama de fluxo da informação genética, como proposto por Watson e Crick, a informação é mantida no nível do DNA e é transmitida pelo RNA até a formação da proteína. Assim, só haveria um sentido neste fluxo: do DNA para a proteína. Entretanto, Howard Temin e David Baltimore mostraram independentemente que havia ao menos em alguns casos uma inversão deste fluxo. Qual é ela e em que casos acontece?

 R.: a TRANSCRIÇÃO REVERSA, na qual o RNA é copiado numa fita única de DNA. Os pesquisadores mencionados mostraram que isso ocorre nos retrovírus, mas depois se viu que muitos eucariotos tem uma transcriptase reversa, inclusive os mamíferos.

2. Existe outra forma de conservar a informação genética que não seja a replicação de DNA? Se sim, em que casos isso acontece?

R.: A informação pode ser mantida no nível do RNA. Isso ocorre apenas em alguns vírus, até hoje.

3. A doença da vaca louca é um caso de replicação de proteína? Argumente.

R.: Não é um caso de replicação, como a dos ácidos nucleicos. De fato, um príon mutante (o que dá a doença da vaca louca ou encefalite espongiforme bovina) é capaz de produzir outra molécula idêntica (uma proteína), mas para isso precisa ter um príon normal para poder editar (isto é, mudar os aminoácidos). Então, este é um caso de edição de aminoácidos, algo muito incomum na natureza, mas não exclusivo dos príons. 

4. Porque se diz que as fitas de um DNA são antiparalelas?

R.: Por causa do sentido bioquímico imposto pelas ligações fosfodiéster, gerando uma extremidade 5´ contendo um fosfato, e outra 3´ contendo uma hidroxila, na qual (e somente nela) podem ser adicionados novos nucleotídeos. As duas fitas pareiam entre si em sentidos opostos e daí a denominação - “anti-paralela”.

5. Por que se diz que a replicação do DNA é semi-conservativa? Que experimento provou isso?

R.: Por que uma fita velha (original) fica pareada com uma fita nova. O experimento que provou isso marcava as duas fitas velhas com carbono 14 e depois acompanhava o peso das fitas duplas resultantes, à medida que iam incorporando o isótopo não radioativo (carbono 13).  Este exprimento foi feito por Meselson e Stahl em 1958 (5 anos depois da elucidação da estrutura do DNA por Watson e Crick)

6. O que é a forquilha de replicação?

R.: É o trecho do DNA fita dupla onde se aloja o replicossomo e, portanto, onde a replicação avança para dentro da fita dupla original.

7. Como é possível que duas DNA polimerases trabalhem unidas no replicossomo se as fitas de DNA são anti-paralelas?

R.: De fato as duas DNA polimerases (III ou alfa, dependendo se for um procarioto ou um eucarioto) estão unidas, mas uma delas se liga à fita de DNA molde 3´-5´ e produz uma fita descontinuamente enquanto a outra se liga a uma longa alça formada pelas fita molde 5´-3´ que, por causa desta alça, acaba se encaixando na DNA polimerase no mesmo sentido da outra fita molde. Esta alça implica que a replicação desta segunda fita será descontínua, isto é, tanto será interrompida periodicamente como os fragmentos de DNA fita simples novos não aparecerão imediatamente ligados uns aos outros.

8. O que são fragmentos de Okasaki

R.: São os fragmentos de DNA fita simples recém sintetizados a partir da fita molde que, na forquilha de replicação, aparece no sentido 5´-3´.

9. De que necessitam as DNA polimerases para agir?

R.: a) Um DNA fita simples para ser empregado como molde, b) um pequeno trecho fita dupla neste molde (pode ser DNA-DNA ou DNA-RNA), que vai oferecer a extremidade 3´-OH para a colocação do primeiro novo nucleotídeo, c) precursores de nucleotídeos trifosfatados e d) pH e sais (sobretudo Mg++)

10. Por que a DNA polimerase não consegue replicar a extremidade de uma fita dupla de DNA?

R.: Porque uma das fitas molde (a de sentido 3´-5´) determinará a colocação de um primer de RNA na extremidade da fita, mas ao ser retirado impossibilita o preenchimento do espaço por bases de DNA porque não há outra hidroxila 3´ disponível.

11. Qual a função enzimática de uma telomerase?

R.: A de uma transcriptase reversa. Entretanto, a telomerase só transcreve poucas bases do RNA que faz parte de sua estrutura (nos mamíferos, seis bases).

12. Qual a sequência de bases de um telômero humano? Há diferenças entre ele e os de outros mamíferos?

R.: TTAGGG. A sequência é conservada entre todos os vertebrados! Abaixo uma tabela que mostra alguns dos telômeros em vários grupos de seres vivos. Observe que as bactérias (Monera) não têm telômeros listados: é porque não precisam, uma vez que o DNA fitadupla do genoma (e dos plasmídeos) é circular.

Algumas sequência de nucleotídeos conhecidas para telômeros (Fonte: Wikipédia)
Grupo	Organismo	Repetição telomérica (5'- 3')
Vertebrados	Human, mouse, Xenopus	TTAGGG
Fungos filamentosos	Neurospora crassa	TTAGGG
Micetozoários	Physarum, Didymium	TTAGGG
	Dictyostelium	AG(1-8)
Kinetoplastídeos	Trypanosoma, Crithidia	TTAGGG
Ciliados	Tetrahymena, Glaucoma	TTGGGG
	Paramecium	TTGGG(T/G)
	Oxytricha, Stylonychia, Euplotes	TTTTGGGG
Apicomplexos	Plasmodium	TTAGGG(T/C)
Plantas superiores	Arabidopsis thaliana	TTTAGGG
Algas verdes	Chlamydomonas	TTTTAGGG
Insetos	Bombyx mori	TTAGG
Nematelmintos	Ascaris lumbricoides	TTAGGC
Fungos filamentosos	Schizosaccharomyces pombe	TTAC(A)(C)G(1-8)
Leveduras	Saccharomyces cerevisiae	TGTGGGTGTGGTG (from RNA template) or G(2-3)(TG)(1-6)T (consensus)
	Saccharomyces castellii	TCTGGGTG
	Candida glabrata	GGGGTCTGGGTGCTG
	Candida albicans	GGTGTACGGATGTCTAACTTCTT
	Candida tropicalis	GGTGTA[C/A]GGATGTCACGATCATT
	Candida maltosa	GGTGTACGGATGCAGACTCGCTT
	Candida guillermondii	GGTGTAC
	Candida pseudotropicalis	GGTGTACGGATTTGATTAGTTATGT
	Kluyveromyces lactis	GGTGTACGGATTTGATTAGGTATGT

13. Qual a função do tRNA, do mRNA e do rRNA?

R.: A) O tRNA (RNA de transferência ou de RNA transportador) traz o aminoácido ligado a ele para a cavidade A do ribossomo e se liga ao mRNA através de seu anticodon. O tRNA também mantém transientemente a cadeia nascente de aminoácidos na cavidade P e a transfere para outro tRNA entrante na cavidade A no processo de síntese proteica. B) O mRNA transporta a informação genética para a síntese proteica do DNA no núcleo para os ribossomos no citoplasma. C) os rRNA (RNAs ribossomais) vão formar, junto com dezenas de proteínas, as duas subunidades do ribossomo.

14. No processo de transcrição em que sentido é lido o DNA molde e em que sentido é produzido o RNA?

R.: A fita simples do DNA molde é lida no sentido 3´-5´ pela RNA polimerase e o RNA é sintetizado no sentido oposto.

15. Onde começa o processo de transcrição no DNA?

R.: No promotor

16. Onde termina o processo de transcrição do DNA?

R.: No terminador.

17. Quais as características de um promotor bacteriano (de E. coli)?

R.: O promotor tem duas caixas de consenso, compostas por cerca de seis pares de bases, separadas por aproximadamente 20 pares de bases (duas voltas de DNA). A caixa TATA é rica em A e T e está na posição -10 (a base +1 no DNA corresponde à primeira base transcrita em RNA) e a caixa -35 é rica em G e C e está na posição -35. A sequência entre as caixas de consenso pode variar, mas não pode ser encurtada nem aumentada.

18. Quais as características de um terminador bacteriano (de E. coli)?

R.: Duas sequências idênticas, mas invertidas no DNA, seguidas de um poliA na fita “sense”. A consequência deste arranjo de bases é que, no RNA transcrito, forma-se um grampo, seguido de um poliU.

19. O que é o processo de splicing?

R.: A retirada de introns (e algumas vezes de exons entre dois ou mais introns) do transcrito primário de RNA, no processo de maturação do mRNA.

20. Como é possível a partir de um único gene gerar várias proteínas?

R.: A resposta deve incluir um desenho explicativo.