O papel da RNAP na transcrição

Uma equipe de cientistas desenvolveu um projeto para tentar compreender melhor o papel que a enzima RNA polimerase exerce na transcrição – mecanismo em que o DNA é usado como molde para a construção de moléculas de RNA - e como esse processo tem início. Os resultados deram origem a um artigo que foi publicado no dia 1° de julho na edição online da revista Proceedings of the National Academy of Sciences. Estiveram envolvidos, cientistas das universidades de Maryland e Rockefeller, ambas nos EUA.
    
Nesse estudo os pesquisadores conseguiram mostrar a importância da RNA polimerase na formação da bolha de transcrição - estrutura molecular que ocorre durante a transcrição ou replicação do DNA quando a DNA helicase e a DNA topoisomerase abrem a fita dupla desse ácido nucléico - e no processo de dobramento do DNA para facilitar a sua entrada no sítio ativo. A descrição desse processo foi realizada por meio de uma ferramenta computacional. Nesse mecanismo, uma das duas enzimas (DNA ou RNA polimerase) pode se ligar à molécula de DNA exposta e dar início à síntese de uma nova fita de DNA (replicação) ou  RNA (transcrição).

A RNAP pode iniciar a transcrição em seqüências específicas de DNA conhecidas como promotores, produzindo em seguida, uma cadeia de RNA, que é complementar à fita molde de DNA. O início da transcrição, em bactérias, ocorre a partir do momento em que há o reconhecimento do promotor e a ligação da holoenzima RNAP (RNA Polimerase). Esse processo dá origem ao complexo fechado entre o DNA e o RNA-promotor (RPc). A etapa seguinte é a ocorrência da transição para o complexo aberto RPo, o qual se caracteriza pela separação das fitas de DNA do promotor em uma região com 12 pares de bases para formar a bolha de transcrição.  
   
Para mostrar como ocorre a transição do complexo fechado (RPc) para o aberto (RPo), os pesquisadores usaram modelos de polímeros da holoenzima RNAP de Thermus aquatics e complexos de DNA promotor para fazer simulações de dinâmicas Brownianas – uma ferramenta poderosa para estudar a cinética de associação de proteínas de grande porte.

A simulação realizada na fase inicial da transcrição mostrou que o processo ocorre em três fases, que começa com a ligação da RNA polimerase a regiões do DNA promotoras da transcrição. Por meio dessas interações com a RNAP, a hélice do DNA, em seguida, desenrola, formando uma bolha de transcrição em aberto, o que permite o acesso da polimerase à seqüência de DNA exposta, dando início à transcrição. Em seguida, ocorre o dobramento da molécula de DNA, no intuito de aliviar a tensão causada pela sua abertura.

A partir desse estudo os pesquisadores constataram que o uso de simulações de dinâmicas Brownianas auxiliará na observação da formação do complexo transcricional, que ao passar por diversas etapas, culmina com a formação da bolha de transcrição. De acordo com os resultados obtidos, essas simulações também podem ser utilizadas para fazer previsões quantitativas a fim de entender a dinâmica do processo de ligação com o promotor.   

23/07/2010
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG