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Após a formação da primeira ligação fosfodiéster e a dissociação da subunidade s, inicia-se a fase de alongamento. Durante essa fase, o RNA recém-sintetizado pareia-se temporariamente com a fita molde de DNA, formando um híbrido curto RNA-DNA. O grupo hidroxila 3’ do RNA desta hélice ataca o fosfato a de um ribonucleosídeo trifosfato, liberando pirofosfato. A cada nucleotídeo adicionado, o híbrido RNA-DNA gira, fazendo com que a ponta 3’-OH do RNA fique no centro catalítico da RNA polimerase. É importante notar que o pequeno comprimento do híbrido (cerca de 12 pares de bases) também tem razão de ser. Como o filamento de RNA fica bem inclinado para fora do molde de DNA antes de completar um giro inteiro, evita-se o entrelaçamento da ponta 5’ do RNA ao DNA. Uma vez iniciada, a transcrição segue numa velocidade de aproximadamente 50 nucleotídeos por segundo, estando a RNA polimerase ligada à fita molde de DNA até encontrar o sinal de término da transcrição. Essa enzima, diferentemente da DNA polimerase, não tem atividade de nuclease, ou seja, não revisa a cadeia de RNA nascente. Conseqüentemente, a fidelidade da síntese de RNA (transcrição) é bem menor que aquela observada para o DNA (replicação). Entretanto isso não caracteriza um grave problema, pois os erros cometidos na transcrição não são passados de geração a geração. Os RNAs sintetizados que, porventura, apresentarem problemas serão degradados e têm pouca probabilidade de serem prejudiciais, uma vez que outros transcritos serão rapidamente produzidos. A síntese de RNA pode ser realizada in vitro pela construção de uma bolha de transcrição sintética. Ela é formada por um DNA fita dupla no qual uma seqüência interna esteja mal pareada e por um oligômero (pequeno transcrito) de RNA pareado a um dos filamentos da bolha recém-formada. O alongamento eficiente desse oligômero é obtido pela simples adição do cerne enzimático da polimerase e de ribonucleosídeos trifosfato. Isso nos mostra que o cerne da enzima RNA polimerase é ativo mesmo na ausência da subunidade sigma e de um promotor, bastando a formação da bolha para seu funcionamento.
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