Estudo Dirigido Processamento do RNA(questões e respostas) PDF

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Chapter 14

Capítulo 14 Moléculas de RNA e processamento de RNA Questões para compreensão Verdadeiro ou Falso 1. Múltiplos produtos proteicos são frequentemente produzidos de genes eucarióticos únicos. (V) 2. A sequência de Shine-Dalgarno se associa com um componente RNA nas unidades pequenas dos ribossomos. (V) 3. A regiões 5’ e 3’ não traduzidas (UTRs) de moléculas de mRNA processadas são derivadas de íntrons. (F) 4. Íntrons são degradados no citoplasma. (F) 5.Sequências promotoras são transcritas. (V) 6. Transcrição e tradução acontecem simultaneamente em bactérias. (V) 7. O braço aceptor 3’ nos tRNAs especifica que aminoácido está ligado (F) 8. A clivgagem dos Íntrons e união dos exons são ambos mediado pelo spliceossoma. (V) 9. Com a rara exceção da edição de RNA, todos os nucleotídeos contidos em uma molécula de mRNA são derivados de seqüências de exons. (V) 10. Genes eucarióticos e sequências protéicas são geralmente colineares. (F) 11. Ribossomos contêm cerca de 80% do RNA celular total. (V) 12. Em eucariotos, genes para rRNA e tRNA estão geralmente presentes dentro de repetições em tandem. (V) 13. O spliceosome é um grande complexo ribonucleoprotéico localizado no citoplasma. (F) 14. RNA ribossômico é processado tanto em procariotos quanto em eucariotos. (V) 15. Mitocondrias e cloroplastos não contêm íntrons. (F) 16. UTR são regiões não transcritas. (F) 17. Introns não contêm sequências que especificam informação. (F) 18. A Cauda poli (A) nas moléculas de mRNA são transcritas do molde de DNA . (F) Respostas curtas 19. Dê pelo menos duas razões pelas quais a seguinte definição de um gene está inadequada. “Um gene consiste de sequências de DNA que são transcritas em uma única molécula de RNA que codifica um único polipeptídio.”

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(1) (2) (3) (4) (5) (6)

Por causa do splicing alternativo, um único gene pode resultar em múltiplos produtos de mRNA e proteínas. Às vezes, como com RNAs ribossomais, um único transcrito é feito, mas, em seguida, várias moléculas de RNA são liberadas a partir dele. Operons – Um RNA contém múltiplas regiões codificadoras de peptídeso. Splicing – nem todas as sequências terminam no RNA maduro (introns removidos). RNA pode ser o produto funcional de um gene, assim um gene nem sempre codifica um polipeptídeo. Sequencia reguladora (isto é, promotores, enhancers, etc.) que controlam o tempo, o grau e a especificidade da expressão gênica são elementos requeridos para a expressão de um dado gene , mas não são transcritos.

20. Onde os íntrons do grupo I e do grupo II são encontrados? Íntrons do grupo I são encontrados em alguns genes de rRNA em protozoários, genes mitocondriais em fungos e em poucos genes de bacteriófagos.

Íntrons do grupo II são encontrados em alguns genes codificadores de proteínas de mitocôndrias, cloroplastos e poucas espécies de eubactérias . 21. Que sequências consenso são encontradas em íntrons nucleares? (1) Sítio 5’ splice (sítio doador de splice ) – contêm uma sequência dinucleotídica GU 100% conservada no terminal 5’ do intron. (2) Sítio 3’ splice (sítio doador de splice) – contêm uma sequência dinucleotídica AG 100% conservada no terminal 5’ do intron. (3) Sítio ponto de ramificação – contém um resíduo A 100% conservado (onde ocorre transesterificaçãos) dentro do íntron próximo do terminal 3’. 22. Liste cinco diferentes classes de moléculas de RNA encontradas em eucariotos e descreva as suas funções. (1) RNA mensageiro (mRNA) – O mensageiro molecular que carrega código genetic funcional, preservado no DNA, para o citoplasma para tradução em produtos polipeptídios . (2) RNA ribossômico (rRNA) – junto com proteínas específicas, um componente integral das subunidades grandes e pequenas do dos ribossomos (3) RNA transportador (tRNA) – a molécula adaptadora que acopla o código genético, carregado pelo mRNA, com ribossomos para a tradução em polipeptídeos específicos. (4) Pequenos RNAs nucleares (snRNAs) – componentes integrais do espliceossoma, que medeiam processamento preciso de moléculas de pré-mRNA no núcleo. (5) Pequenos RNAs nucleolares (snoRNAs) – componentes integrais envolvidos, primariamente, no processamento de rRNAs eucarióticos. Localizados no núcléolo. 23. Em 1958 Francis Crick propôs que genes e seus correspondentes polipeptídios são colineares. Explique porque a idéia de colinearidade deve ser qualificada para ambos os genes procariotos e eucariotos. Colinearidade, neste contexto, significa simplesmente que a sequência linear de nucleotídeos de um dado gene corresponde diretamente à sequência linear de aminoácidos no polipeptídeo correspondente. Isto implica que o número de nucleotídeos em um gene seria precisamente proporcional ao número de aminoácidos presentes no polipeptídeo correspondente. Colinearidade geralmente é verdadeira para regiões codantes de genes procariotos, que na maioria dos casos não contêm íntrons. Entretanto, sequências intervenientes (íntrons) descobertas durantes meados de 1970 desqualificam esta idéia para a grande maioria dos genes eucariotos. Alé disso, outra exceção

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à colinearidade entre genes e polipeptídeos é a presença de sequências ou regiões não traduzidas, chamadas UTRs, tanto em genes de procariotos quanto de eucariotos. As sequências codificadoras de proteínas em virtualmente todas as moléculas de mRNA (procariótica e eucariótica) são flanqueadas por UTRs 5’ e 3’ de extensões variáveis. Múltipla escolha Preencha os espaços abaixo com a escolha mais apropriada. 24-25. Todas as moléculas de tRNA contêm um(a) d e um único b . a. íntron b. anticódon c. sítio de processamento d. 5’-CCA-3’ e. UTR 26-27. Processamento de pre-mRNA eucarioto envolve reações de b e ocorre no d. a. metilação b. transesterificação c. poliadenilação d. núcleo e. citoplasma 28-29. Ribossomos tipicamente contém a moléculas de RNA. a. 80% b. 50% c. acima de 500 d. mais que 100 e. mais que 50

do RNA total em uma célula, e consiste de e

proteínas e

QUESTÕES E PROBLEMAS DE APLICAÇÃO 30. Idealize e descreva uma estratégia para conduzir um experimento de pulso e caça para determinar se RNA eucariótico recentemente transcrito de fato se move do núcleo para o citoplasma. Uracila está presente apenas em RNA (e não DNA), portanto adiciono de uracila marcada (por exemplo, usando radioatividade) a um meio de cultura e cultura de células eucarióticas crescendo ativamente. A uracila será capturada pela célula e incorporada no RNA recentemente sintetizado. Depois de um curto tempo, centrifugo as células em baixa rotação e transfiro as células do meio velho (marcado) para um meio contendo uracila não marcada. Em vários intervalos de tempo, retiro amostras da cultura de células e fraciono as células em componentes citoplasmáticos e nucleares. Isolo o RNA de cada componente e fraciono o RNA usando eletroforese em gel. Monitoro todas as amostras solúveis e géis quanto à presença de radioatividade. É de se esperar que inicialmente, a radioatividade esteja presente apenas na fração nuclear, mas ao longo do tempo é de se esperar crescente radioatividade no componente citosólico, o que sugere que o RNA está s movendo do núcleo para o citoplasma. Para verificar esta assunção e confirmar que a radioatividade medida não é simplesmente uracila marcada não incorporada difundindo-se do núcleo, realizo autoradiografia nos géis de RNAs. A presença de radioatividade de alto peso molecular confirmará a incorporação no RNA, e a comparação dos resultados em diferentes tempos confirmará o movimento de RNA.

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31. O que é um experimento de pulso e caça? Explique como esta técnica pode ser usada para seguir os produtos de um evento de curto prazo. Um experimento de pulso e caça envolve a introdução transitória de precursores marcados dentro de um sistema biologicamente ativo (“pulso”), então a remoção de precursor marcado e a adição de precursores não marcados para caçar a marcação e assim ela pode ser monitorada. Por monitorar o movimento da marcação no sistema, questões relativas à cinética, estabilidade e localização de componentes celulares marcados podem ser respondidas. Enumere os eventos abaixo de acordo com a ordem em que acontecem Liste, na seqüência correta, os seguintes eventos no processamento de pre-RNA 32. Ligação das snRNP U1 ao sítio de splice 5’ (6) 33. Reação de transesterificação no ponto de ramificação de adenina (7) 34. Transcrição da fita molde de DNA em moléculas de pre-mRNA (1) 35. Reconhecimento e ligação à sequência 3’ AAUAAA fatores protéicos específicos (3) 36. Clivagem no sítio poli(A) (4) 37. Adição do 5’-cap (2) 38. Exportação para o citoplasma (10) 39. Adição da cauda de poli (A) (5) 40. Liberação da estrutura em laço (8) 41. Junção de exons (9) 42. Quais são algumas das diferentes formas que um gene é definido ao nível molecular? Quais são as vantagens e desvantagens das diferentes definições? (1) Definição (gene): Uma sequência de DNA portador de informação que codifica um único polipeptídio. Vantagens/desvantagens: Esta definição não leva em conta a produção de múltiplos transcritos de mRNA via splicing alternativo, ou a transcrição de RNA como produtos finais (ou seja: tRNA, rRNA, snRNA, etc.). (2) Definição (gene): Uma sequência de DNA que pode ser transcrita em um RNA ou produtos protéicos. Vantagens/desvantagens: Esta definição não leva em conta a influência de sequências reguladoras (promotores, sinais de terminação, etc.) que são requeridos para a função gênica, e que de fato, deve ser incluída em qualquer definição de um “gene.” 43. Com suas próprias palavras, liste uma definição compreensiva para um gene, ao nível molecular. Uma sequência de DNA, incluindo todas as sequências estruturais e reguladoras, que codificam as informações que ditam a síntese de um ou mais polipeptídios discretos ou moléculas de RNA. Note que esta é uma possível definição; veja se você pode propor uma definição melhor. 44. Discuta a evidência que sugeriu que o RNA era o carreador de informação genética do núcleo para o ribossomo. Usando uracila marcada radioativamente, Gros ecolaboradores realizaram experimentos de pulso e caça, demonstrando que o RNA marcado de fago, que era sintetizado no núcleo, mais tarde sw associava com os ribossomos, e era distinto dos RNA ribossomais. Este componente RNA foichamado RNA mensageiro. 45. Compare e contraste os mecanismos de processamento de íntrons de pre-mRNA nuclear, Íntrons do

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gupo I, Íntrons do gupo II e íntrons de tRNA. (1) Íntrons de Pre-mRNA: Excisão de íntrons e junção de exons mediados por spliceossoma. Íntrons formam uma estrutura em forma de laço antes da sua liberação. (2) Íntrons do grupo I: todos os íntrons do grupo I se dobram em uma estrutura secundária comum contendo nove braços em forma de alças, que são necessárias para transesterificações e splicing. Íntrons do grupo I sofrem auto-splicing e assim, não requerem componentes relacionados ao spliceossoma. (3) Íntrons do grupo II: O mecanismos de splicing é muito similar ao mecanismo usado por genes nucleares envolvendo snRNPs e duas transesterificações, que geram uma estrutura em laço. Porém, todos os íntrons do grupo II formam estrutura secundária específica e auto-splice (4) Íntrons de tRNA: Para ambos, procariotos e eucariotos, diferentes tRNAs são processados diferentemente, assim não há uma via de processamento padrão a se falar. O processo de splicing para todos os tRNAs não é mediado por spliceossoma. Ao invés disso, falando de maneira geral, íntrons de tRNA são excisados por endonucleases e liberados para degradação, e então os dois terminais da molécula do tRNA, que são emparelhados e são entãoligados para formar a molécula de tRNA processad completa. 46. O que é uma snRNP e que papel ela realiza na célula cell? Pequena ribonucleoproteína nuclear é um complex de pequenos RNAs nucleares (snRNAs) – U1, U2, etc, – e proteínas que catalizam as reações de transesterificações e splicing de exons durante processamento de mRNA eucariótico. 47. Explique como a edição do RNA viola um princípio geral da genética molecular. Exceto para RNA de vírus, a informação genetic reside exclusivamente dentro da sequência de nucleotídios do DNA. Este princípio fundamental é violado pela edição de RNA, um processo pelo qual a sequênciacodante de uma molécula de mRNA é alterada pós-transcripcionalmente, resultando na tradução de um polipeptídeo havendo uma sequência de aminoácidos que difere da sequência codante contida no gene. 48. O que são RNAs guia (gRNAs) e o que eles fazem? RNAs guias (gRNA) realizam um papel crucial em alguams estratégias de edição de RNA por sequências que são parcialmente complementares a segmentos de moléculas de mRNA específicas pré-editadas. Depois que o gRNA se associa com o mRNA correspondente, o mRNA é clivado e nucleotídios específicos são adicionados, deletados ou alterados dependendo do molde de fornecido pelo gRNA. Depois que o mRNA é modificado, seus terminais são ligados de volta e a molécula de mRNA intacta, agora alterada, pode ser traduzida....