Ácido ribonucleico, ou RNA, desempenha vários papéis vitais na vida de uma célula. Ele atua como um mensageiro, retransmitindo o código genético do ácido desoxirribonucléico, ou DNA, para o maquinário 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 transporta aminoácidos para as cadeias de proteínas em crescimento, enquanto 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 de RNA polimerase
Em células eucarióticas - isto é, 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, RNAP II é responsável pela criação de RNA mensageiro, ou mRNA. As células procarióticas (que não têm 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 em que o RNA se alonga. O sítio ativo adiciona grupos de açúcar-fosfato à fita crescente de RNA e anexa bases de nucleotídeos de acordo com as regras de emparelhamento de bases.
Emparelhamento de base
O DNA é uma longa molécula com uma estrutura composta por unidades alternadas de açúcar e fosfato. Uma das quatro bases de nucleotídeos - moléculas de anel único ou duplo contendo nitrogênio - pende de cada unidade de açúcar. As quatro bases do DNA são marcadas com A, T, C e G. A sequência de pares de bases ao longo da molécula de DNA dita a sequência de aminoácidos nas proteínas sintetizadas pela célula. O DNA geralmente existe como uma dupla hélice na qual as bases de duas fitas 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 de fita simples relacionada que observa as mesmas regras de emparelhamento de bases durante a transcrição do DNA, exceto para 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 a 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 porções que especificam proteínas de uma fita de DNA. O complexo de RNA polimerase cria uma bolha de transcrição descompactando uma porção da dupla hélice de DNA no início da unidade de transcrição. O complexo enzimático então começa a montar o RNA lendo a fita molde do DNA, uma base de cada vez.
Alongamento e Rescisão
O complexo de RNA polimerase pode dar muitos falsos inícios antes que o alongamento comece. Em uma falsa partida, a enzima transcreve cerca de 10 bases e então aborta o processo e reinicia. O alongamento pode começar apenas quando o RNAP libera os fatores de proteína de iniciação que o ancoram à região promotora do DNA. Uma vez que o alongamento está em andamento, a enzima recorre a fatores de alongamento para ajudar a mover a bolha de transcrição para baixo na fita de DNA. A molécula de RNAP em movimento alonga a nova fita de RNA adicionando unidades de açúcar-fosfato e bases de nucleotídeo que complementam as bases no molde de DNA. Se o RNAP descobrir uma base com pareamento incorreto, ele pode clivar e ressintetizar o segmento errante de RNA. A transcrição termina quando a enzima lê uma sequência de parada no molde de DNA. No término, a enzima RNAP libera o transcrito de RNA, os fatores de proteína e o molde de DNA.