11.1 : Atenuação da Transcrição em Procariontes

A atenuação transcricional ocorre quandoa transcrição de RNA é terminada prematuramente devido à formação de uma estrutura de terminação de hairpin de mRNA. As bactérias usam estes hairpins para regular o processo de transcrição e controlar a síntese de vários aminoácidos, incluindo histidina, lisina, treonina, e fenilalanina. A atenuação da transcrição ocorre nas regiões não codificantes do mRNA.

Existem vários mecanismos diferentes utilizados para atenuar a transcrição. Na atenuação transcricional mediada por ribossomas, o movimento de um ribossoma na transcrição é interrompido ou segue em frente, dependendo da disponibilidade dos tRNAs carregados com um aminoácido específico. Concentrações elevadas de aminoácidos permitem que o ribossoma siga em frente levando à formação da estrutura de terminação; deficiências de aminoácidos param o ribossoma e causam a formação da estrutura anti-terminação. O operão trp em E. coli, discutido abaixo, é um bom exemplo deste tipo de mecanismo. A atenuação transcricional mediada por tRNAs, como observado no operão trp de Lactococcus lactis, depende de uma interação RNA-RNA. Quando tRNAs não carregados estão presentes em números suficientes, ligam-se diretamente ao mRNA e estabilizam a estrutura anti-terminação. Sabe-se que a atenuação transcricional também é mediada por proteínas como as encontradas no operão bgl (beta-glicosídeo) em E. coli. Isto envolve uma interação RNA—proteína onde uma proteína se liga ao transcripto e regula a formação de uma estrutura anti-terminação. Mais recentemente, outro mecanismo de atenuação transcricional foi descoberto onde se observou que pequenos metabolitos, como a tiamina, regulam a transcrição por ligação direta aos segmentos de mRNA não codificantes, também conhecidos como riboswitches. Os riboswitches podem formar uma estrutura de terminação ou anti-terminação dependendo da concentração e natureza de um metabolito.

Operão trp

O operão trp em E. coli contém uma sequência líder de 140 nucleótidos antes do seu primeiro gene estrutural. Esta sequência líder tem quatro segmentos distintos – 1 a 4 – e regula a transcrição dos genes estruturais a jusante. O segmento 1 pode formar uma estrutura de hairpin com o segmento 2. Esta estrutura de hairpin 1-2 é conhecida como uma estrutura de pausa, uma vez que durante a transcrição, ela pausa a RNA polimerase até que o ribossoma se ligue ao RNA recentemente transcrito. Isto sincroniza a transcrição e a tradução em bactérias. Quando as concentrações de triptofano estão baixas, uma estrutura de hairpin forma-se entre os segmentos 2 e 3, conhecida como a estrutura anti-terminação. Esta estrutura anti-terminação permite a transcrição contínua dos genes a jusante que produzem enzimas para a síntese de triptofano. Em contraste, quando as concentrações de triptofano são suficientes, uma estrutura de hairpin forma-se entre os segmentos 3 e 4, chamada a estrutura de terminação. Juntamente com uma série de bases de uracilo que se seguem, a estrutura de terminação faz com que a RNA polimerase se dissocie da cadeia de RNA e molde de DNA, resultando na terminação da transcrição.