O incrível universo dos RNAs

Ácido ribonucleico. Composto de um grupo fosfato, uma ribose e 4 bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina e uracila). Responsável pela síntese de proteínas. Essa é a forma comum como somos apresentados a essa molécula, mas essa simples e pequena unidade esconde características e funções muito mais complexas do que a que estamos acostumados a ouvir e conhecer.

Nesse texto você irá conhecer um pouco mais dessa molécula incrível, muitas vezes despercebida, e você passará a enxergar os RNAs de forma diferente. Vamos lá?

A história do RNA se inicia quando pesquisadores fizeram a seguinte reflexão: “O DNA é localizado no núcleo da célula. As proteínas, sintetizadas no citoplasma. Logo, deve haver alguma molécula com papel intermediário na transferência de informação entre DNA e proteína“.

Qual a estrutura e as propriedades dessa molécula?

Um polímero essencial na síntese de proteínas, geralmente originado a partir de uma molécula de DNA (pelo processo de transcrição*) e composto de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster, o RNA é uma cadeia unifilamentar. Sendo uma fita simples, é mais flexível, podendo assim assumir outros tipos de formas moleculares (essa flexibilidade faz com que a estrutura possa se dobrar e suas bases podem acabar pareando-se umas com as outras, formando estruturas secundárias ou terciárias). Possui o açúcar ribose em seus nucleotídeos e um grupo hidroxila (-OH) ligado ao átomo de carbono 2′, que facilita a sua ação em processos celulares.

O RNA também pode catalisar reações biológicas, igual às enzimas! E para as moléculas que possuem essa capacidade é dado o nome de riboenzimas.

Que tanto o RNA quanto o DNA são ácidos nucleicos a gente sabe, mas eles diferem de vários outros modos além da URACILA no lugar da TIMINA, confiram algumas diferenças na tabela a seguir:

Característica	RNA	DNA
Açúcar	Ribose	Desoxirribose
Grupo 2’OH	Sim	Não
Bases	A, G, C, U	A, G, C, T
Fita	Simples	Dupla
Estrutura secundária	Muitos tipos	Dupla-hélice
Estabilidade	Facilmente degradado	Estável

Diferenças entre o RNA e o DNA. Fonte: modificado de Pierce, 2016, p. 555.

Quantos tipos de RNA existem? Quais suas funções?

Ao estudarmos os ácidos nucleicos, aprendemos que existem 3 tipos de RNA, mas na verdade eles podem ser agrupados em duas classes:

• RNAs mensageiros (mRNA): Codificam a informação para construir proteínas.

• RNAs funcionais: São aqueles que não codificam proteínas. Ao invés disso, produzem um RNA como produto final. Dentro dessa classe temos o RNA transportador (tRNA), o RNA ribossômico (rRNA) e os pequenos RNA nucleares (snRNA). São funcionais porque não precisam ser traduzidos em proteína para que a informação contida em sua sequência exerça alguma função.

Agora, vamos detalhar um pouco mais sobre a estrutura de cada tipo de RNA:

RNA mensageiro, o transferidor de informação

Com peso molecular intermediário, atua como molde para a síntese de proteínas, carreando a informação genética do DNA para um ribossomo. Também auxilia na montagem dos aminoácidos na ordem correta. Nos procariotos (bactérias) o mRNA é transcrito diretamente do DNA, mas nos eucariotos, é necessário que haja um transcrito primário (pré-mRNA) a partir do DNA, que é processado para gerar o mRNA maduro.

RNA transportador, o que carrega os aminoácidos

Leve, ajuda a incorporar os aminoácidos na cadeia de polipeptídios. O tRNA possui uma característica particular: bases raras! Todos os tipos de RNA possuem 4 bases (A, C, G, U), mas este tipo apresenta a ocorrência de bases adicionais (ribotimina, pseudouridina e muitas outras que são processadas após a transcrição) e isso é possível porque ele também apresenta enzimas modificadoras especiais! Todos os tRNA possuem entre 74 e 95 nucleotídeos que podem formar pontes intramoleculares, o que resulta numa estrutura em forma de trevo.

RNA ribossômico, o sintetizador

O mais pesado dos RNAs. É um componente estrutural do ribossomo. Os RNAs ribossômicos, tanto nas células procarióticas quanto nas eucarióticas, são processados após a transcrição. Sua função é guiar a montagem da cadeia de aminoácidos pelo mRNA e tRNA dentro do ribossomo para que a proteína de fato seja sintetizada.

RNAs nucleares: microRNA e RNA de interferência (RNAi), envolvidos com a expressão gênica e elementos de transposição, os novos do grupo

Classes de RNA recentemente descobertas. Ambos têm de 21 a 25 nucleotídeos, e suas funções se sobrepõem.

Os RNAs de interferência (RNAi) surgem a partir da clivagem de mRNA, transposons ou vírus. Suas funções incluem: degradação do mRNA, inibição da transcrição, modificações da cromatina, inibem a produção de vírus e a dispersão de elementos de transposição, ajudando a proteger a integridade do genoma.

Sabia que os RNAs de interferência está em teste para ser usado no tratamento de doenças? E que a tecnologia do RNAi está presente em plantas transgênicas com atividade inseticida?

Os microRNA são clivados a partir de moléculas de RNA transcritas de sequências que codificam microRNA ou codificados nos íntrons e éxons de mRNAS. Sua ação envolve a degradação do mRNA, inibição da tradução, também a modificação da cromatina e a regulação na quantidade de proteínas produzidas em alguns genes (regulação da expressão gênica).

RNA longo não codificante

Esse novo tipo de RNA foi descrito pela primeira vez em 2002 e muitos estão presentes apenas em determinadas fases do desenvolvimento. Atuam regulando a expressão gênica em processos de dinâmica cromossomal, biologia de telômeros e organização estrutural.

MUNDO DE RNA: UMA TEORIA

São  diversas as teorias acerca da origem da vida e de como eram as primeiras formas vivas no planeta, mas você sabia que existe uma que envolve os RNAs? Pois é, há evidências que sugerem que nos primórdios do planeta a vida era dominada por essas moléculas! Essa teoria foi proposta no final da década de 60 quando pesquisadores sugeriram que o RNA antecedeu o DNA, baseando-se em suas funções celulares, e a descoberta de moléculas de RNA catalíticas fortaleceu essa hipótese.

Walter Gilbert (Biólogo de Harvard), em 1986, descreveu uma situação onde o RNA era a “estrela” ativa na origem da vida, afirmando que tanto a reprodução quanto o metabolismo das formas iniciais dependiam das funções catalíticas do RNA, e que o DNA e as proteínas ganharam função bem depois, cunhando assim o termo “mundo de RNA.”

Essa imagem, retirada da revista GALILEU, resume muito bem como seria essa teoria:

E agora? Consegue enxergar o quão importante são os RNAs?

REFERÊNCIAS
GRIFFITHS, A. J. F. et al. Introdução a genética. 9ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008.  PIERCE, B. A. Genética: um enfoque conceitual. 5ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016.