A transcrição é a síntese de RNA a partir de um molde de DNA, o primeiro passo na expressão gênica. Em eucariotos, o transcrito primário sofre processamento extenso para produzir moléculas de RNA funcionais. Os transcritos podem ser analisados por sequenciamento de RNA e amplificados por transcrição reversa PCR.
RNA Polimerases
Procariontes têm uma única RNA polimerase, uma enzima de múltiplas subunidades que sintetiza todos os tipos de RNA. A enzima central consiste em subunidades alfa, beta e beta’ e associa-se a um fator sigma que reconhece sequências promotoras. O fator sigma-70 reconhece promotores bacterianos padrão com sequências consenso -10 e -35.
Eucariontes têm três RNA polimerases nucleares. A RNA polimerase I transcreve genes de RNA ribossômico no nucléolo. A RNA polimerase II transcreve genes codificadores de proteínas para produzir mRNA e muitos RNAs não codificantes, com seu grande domínio C-terminal contendo repetições de heptapeptídeos que são fosforiladas durante a transcrição. A RNA polimerase III transcreve RNAs pequenos incluindo tRNA, rRNA 5S e snRNA.
Iniciação da Transcrição
A transcrição começa em sequências promotoras que direcionam a RNA polimerase para o sítio de início correto. Em eucariotos, a RNA polimerase II requer a montagem de fatores gerais de transcrição no promotor central. O TFIID, contendo a proteína de ligação ao TATA, reconhece a caixa TATA, e outros fatores recrutam a Pol II. O complexo mediador integra sinais regulatórios de fatores de transcrição ligados a potenciadores. A liberação do promotor segue, com o CTD sendo fosforilado na serina 5 pelo TFIIH, liberando a Pol II do complexo de iniciação.
Elongação
Durante a elongação, a RNA polimerase move-se ao longo da fita molde, sintetizando RNA na direção 5’ para 3’. O sítio ativo adiciona ribonucleotídeos complementares ao molde, com a fita crescente de RNA formando um híbrido temporário com o molde de DNA. A bolha de transcrição move-se com a polimerase, com o DNA reenrolando atrás e desenrolando à frente. À medida que a elongação prossegue, o CTD torna-se fosforilado na serina 2, recrutando fatores de processamento de RNA. Pausas e retrocesso podem ocorrer, fornecendo pontos de verificação regulatórios.
Terminação
Os mecanismos de terminação diferem entre as polimerases. A RNA polimerase bacteriana termina em estruturas hairpin que desestabilizam o complexo de elongação, ou através do fator Rho que dissocia ativamente o complexo. A RNA polimerase I termina em sequências específicas reconhecidas por terminadores. A terminação da RNA polimerase II é acoplada à poliadenilação, com a clivagem do pré-mRNA desencadeando a liberação do transcrito. A RNA polimerase III termina em uma sequência de resíduos de timina no molde.
Capeamento 5’
A extremidade 5’ dos transcritos da Pol II é modificada co-transcricionalmente. Uma capa de 7-metilguanosina é adicionada em orientação reversa através de uma ligação trifosfato 5’-5’. A enzima de capeamento é recrutada para o CTD fosforilado. A capa protege o transcrito de exonucleases 5’, aumenta a tradução ligando eIF4E e facilita a exportação nuclear. A capa também é importante para splicing e poliadenilação eficientes.
Splicing de RNA
A maioria dos genes eucarióticos contém íntrons que devem ser removidos do pré-mRNA. O splicing é catalisado pelo spliceossomo, um complexo dinâmico de cinco snRNPs e numerosas proteínas. A reação envolve duas etapas de transesterificação. Primeiro, a hidroxila 2’ do ponto de ramificação adenosina ataca o sítio de splicing 5’, formando um intermediário em laço. Segundo, a hidroxila 3’ livre do éxon 5’ ataca o sítio de splicing 3’, unindo os éxons e liberando o íntron em laço.
O splicing alternativo permite que um único gene produza múltiplas variantes de mRNA. Mais de 95% dos genes humanos sofrem splicing alternativo, expandindo grandemente o proteoma. O splicing é regulado por sequências potenciadoras e silenciadoras que ligam proteínas SR e hnRNPs, respectivamente.
Processamento 3’
O pré-mRNA é clivado no sítio de poliadenilação, e uma cauda poli-A de 100 a 250 resíduos de adenina é adicionada pela poli-A polimerase. O fator de especificidade de clivagem e poliadenilação reconhece o sinal de poliadenilação AAUAAA, enquanto o fator de estimulação de clivagem liga elementos ricos em GU a jusante. Os fatores de clivagem I e II realizam a clivagem endonucleolítica. A proteína de ligação à poli-A reveste a cauda, protegendo o mRNA da degradação e promovendo a tradução.
