Translação promove o alongamento da transcrição e regula a terminação da transcrição. O acoplamento funcional entre transcrição e translação é causado por interacções físicas directas entre o ribossoma e a polimerase do RNA (“complexo expresso”), alterações dependentes do ribossoma na estrutura secundária nascente do mRNA que afectam a actividade da polimerase do RNA (por exemplo “atenuação”), e alterações dependentes do ribossoma à disponibilidade do mRNA nascente para o factor de terminação de transcrição Rho (“polaridade”).
Complexo expressométricoEditar
O expressomé é um complexo supramolecular constituído por RNA polimerase e um ribossoma residual ligado por uma transcrição de mRNA partilhada. É suportado pelos factores de transcrição NusG e NusA, que interagem com a RNA polimerase e o ribossoma para acoplar os complexos. Quando acoplado pelo factor de transcrição NusG, o ribossoma liga mRNA recém-sintetizado e impede a formação de estruturas secundárias que inibem a transcrição. A formação de um complexo de expressoma também ajuda ao alongamento da transcrição pelo ribossomo móvel que se opõe ao back-tracking da RNA polimerase. Modelos tridimensionais de complexos ribossómicos de RNA polimerase foram determinados pelo micrscopy crio-electrónico.
Atenuação mediada por ribossómicaEditar
A atenuação mediada por ribossómica é um mecanismo de expressão génica em que um sinal de terminação transcricional é regulado por tradução. A atenuação ocorre no início de algumas óperas procarióticas em seqüências chamadas “atenuadores”, que foram identificadas em óperos que codificam enzimas de biossíntese de aminoácidos, enzimas de biossíntese de pirimidina e fatores de resistência a antibióticos. O atenuador funciona através de um conjunto de elementos de sequência de mRNA que coordenam o estado de translação para um sinal de terminação de transcrição:
- Um pequeno quadro de leitura aberto codificando um “peptídeo líder”
- Uma sequência de pausa de transcrição
- Uma “região de controlo”
- Um sinal de terminação de transcrição
Após o início do quadro de leitura aberto do líder ter sido transcrito, a polimerase do RNA pausa devido à dobragem do mRNA nascente. Esta paragem programada da transcrição dá tempo para o início da tradução do peptídeo do líder, e a transcrição para retomar uma vez acoplada à tradução. A “região de controle” a jusante modula então a taxa de alongamento do ribossomo ou do RNA polimerase. O factor determinante depende da função dos genes a jusante (por exemplo, as enzimas codificadoras de operon envolvidas na síntese da histidina contêm uma série de códones de histidina é a região de controlo). O papel da região de controle é modular se a transcrição permanece acoplada à translação dependendo do estado celular (por exemplo, uma baixa disponibilidade de histidina retarda a translação levando ao desacoplamento, enquanto a alta disponibilidade de histidina permite uma translação eficiente e mantém o acoplamento). Finalmente, a sequência do terminador da transcrição é transcrita. Se a transcrição é acoplada à tradução determina se esta interrompe a transcrição. O terminador requer a dobra do mRNA, e ao desenrolar as estruturas do mRNA o ribossomo elege a formação de uma de duas estruturas alternativas: o terminador, ou uma dobra concorrente chamada de “antiterminador”.
Para os óperos de biossíntese de aminoácidos, estes permitem ao mecanismo de expressão gênica sentir a abundância do aminoácido produzido pelas enzimas codificadas, e ajustar o nível de expressão gênica a jusante de acordo: a transcrição ocorrendo somente se a abundância de aminoácidos for baixa e a demanda pelas enzimas for, portanto, alta. Exemplos incluem a histidina (sua) e o triptofano (trp) óperas biossintéticas.
O termo “atenuação” foi introduzido para descrever o seu ópero. Enquanto é tipicamente utilizado para descrever óperos de biossíntese de aminoácidos e outros metabólitos, a terminação de transcrição programada que não ocorre no final de um gene foi identificada pela primeira vez em λ phage. A descoberta da atenuação foi significativa por representar um mecanismo regulador distinto da repressão. O trp operon é regulado tanto pela atenuação quanto pela repressão, e foi a primeira evidência de que os mecanismos de regulação da expressão gênica podem ser sobrepostos ou redundantes.
PolarityEdit
“Polarity” é um mecanismo de expressão gênica no qual a transcrição termina prematuramente devido a uma perda do acoplamento entre transcrição e tradução. A transcrição supera a tradução quando o ribossomo pára ou encontra um códão de parada prematura. Isto permite que o factor de terminação da transcrição Rho ligue o mRNA e termine a síntese do mRNA. Consequentemente, os genes que estão a jusante no ópero não são transcritos e, portanto, não são expressos. A polaridade serve como controle de qualidade do mRNA, permitindo que transcrições não utilizadas sejam terminadas prematuramente, ao invés de sintetizadas e degradadas.
O termo “polaridade” foi introduzido para descrever a observação de que a ordem dos genes dentro de um operon é importante: uma mutação sem sentido dentro de um gene a montante afeta a transcrição dos genes a jusante. Além disso, a posição da mutação sem sentido dentro do gene a montante modula o “grau de polaridade”, com mutações sem sentido no início dos genes a montante exercendo uma polaridade mais forte (transcrição mais reduzida) nos genes a jusante.
Desse modo como o mecanismo de atenuação, que envolve a terminação intrínseca da transcrição em locais programados bem definidos, a polaridade é dependente de Rho e a terminação ocorre em posição variável.