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O ácido ribonucleico, ou RNA, desempenha vários papéis vitais na vida de uma célula. Ele atua como um mensageiro, transmitindo o código genético do ácido desoxirribonucleico, ou DNA, para o mecanismo de síntese de proteínas da célula. O RNA ribossômico se une às proteínas para formar ribossomos, as fábricas de proteínas da célula. O RNA de transferência transfere aminoácidos para o crescimento de filamentos de proteínas à medida que os ribossomos traduzem o RNA mensageiro. Outras formas de RNA ajudam a controlar a atividade celular. A enzima RNA polimerase, ou RNAP, que possui várias formas, é responsável pelo alongamento da cadeia de RNA durante a transcrição do DNA.
Estrutura da RNA Polimerase
Nas células eucarióticas - ou seja, células com núcleos organizados - os diferentes tipos de RNAP são marcados de I a V. Cada um tem uma estrutura ligeiramente diferente e cada um cria um conjunto diferente de RNAs. Por exemplo, o RNAP II é responsável pela criação de RNA mensageiro ou mRNA. As células procarióticas (que não possuem núcleos organizados) têm um tipo de RNAP. A enzima consiste em várias subunidades de proteínas que desempenham várias funções durante a transcrição. Um sítio ativo contendo um átomo de magnésio é o local dentro da enzima na qual o RNA se alonga. O sítio ativo adiciona grupos açúcar-fosfato à cadeia de RNA em crescimento e liga as bases nucleotídicas de acordo com as regras de emparelhamento de bases.
Emparelhamento de Base
O DNA é uma molécula longa com uma espinha dorsal composta por unidades alternadas de açúcar e fosfato. Uma das quatro bases nucleotídicas - moléculas de anel simples ou duplo contendo nitrogênio - fica pendurada em cada unidade de açúcar. As quatro bases de DNA são marcadas como A, T, C e G. A sequência de pares de bases ao longo da molécula de DNA determina a sequência de aminoácidos nas proteínas sintetizadas pela célula. O DNA geralmente existe como uma hélice dupla, na qual as bases de duas cadeias se ligam de acordo com as regras de pareamento de bases: as bases A e T formam um conjunto de pares, enquanto C e G formam o outro conjunto. O RNA é uma molécula relacionada, de fita simples, que observa as mesmas regras de emparelhamento de bases durante a transcrição do DNA, exceto a substituição da base U por T no RNA.
Iniciação da Transcrição
Os fatores de iniciação da proteína devem formar um complexo com uma molécula de RNA polimerase antes que a transcrição possa começar. Esses fatores permitem que a enzima se ligue às regiões promotoras - pontos de fixação para diferentes unidades de transcrição - em uma fita de DNA. As unidades de transcrição são sequências de um ou mais genes, que são as partes que especificam a proteína de uma fita de DNA. O complexo RNA polimerase cria uma bolha de transcrição descompactando uma porção da dupla hélice do DNA no início da unidade de transcrição. O complexo enzimático começa então a montar o RNA lendo a cadeia de DNA, uma base por vez.
Alongamento e rescisão
O complexo de RNA polimerase pode causar muitas partidas falsas antes do início do alongamento. Em um início falso, a enzima transcreve cerca de 10 bases e depois interrompe o processo e reinicia. O alongamento pode começar apenas quando o RNAP libera os fatores protéicos iniciais que o ancoram na região promotora de DNA. Depois que o alongamento está em andamento, a enzima registra fatores de alongamento para ajudar a mover a bolha de transcrição pela cadeia de DNA. A molécula RNAP em movimento alonga a nova cadeia de RNA adicionando unidades de açúcar-fosfato e bases nucleotídicas que complementam as bases no modelo de DNA. Se o RNAP descobrir uma base incorreta, pode clivar e ressintetizar o segmento de RNA incorreto. A transcrição termina quando a enzima lê uma sequência de parada no modelo de DNA. Na terminação, a enzima RNAP libera o transcrito de RNA, os fatores de proteína e o modelo de DNA.