RNA mensageiro (mRNA) – Os mensageiros do genoma

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O que é RNA mensageiro (mRNA)?

O RNA mensageiro ou mRNA é ácido ribonucleico de fita simples. Este é um tipo de ácido nucléico que codifica principalmente proteínas. Esta pequena molécula é a transcrição de uma seção de DNA seqüência. O mRNA contém informações para a produção de proteínas em uma célula.

Certas seções dos ácidos desoxirribonucleicos são expressas em RNA por uma enzima RNA polimerase (diferente de DNA polimerase que copia DNA). Esse processo é conhecido como transcrição. Durante a síntese de proteínas, ele serve como um modelo para a biossíntese de proteínas ribossômicas. Em última análise, isso abre caminho para a síntese da cadeia polipeptídica.

No caso de drogas baseadas em mRNA , as células tendem a produzir a proteína ativa de acordo com as informações da sequência. No caso das vacinas baseadas em RNA, essa proteína pode atuar como um antígeno.

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Editado por Christina Swords, Ph.D.

Transcrição

Durante transcrição , uma seção do código genético é transcrita em uma única fita de RNA. Essas seções são denominadas regiões de codificação. Isso acontece sob a ação da enzima RNA polimerase.

A fita de DNA codificadora serve como matriz para a construção de uma fita de RNA. O mRNA sintetizado codifica uma proteína em um processo de tradução.

Os procariotos não têm núcleo e exibem transcrição no citoplasma. Enquanto nos eucariotos, o genoma nuclear é transcrito no carioplasma do núcleo da célula.

Um fluxo de trabalho simples de formação de mRNA.
Um fluxo simplificado de formação de RNA mensageiro (mRNA). Fonte da imagem: Dovelike, Wikimedia Commons CC-BY-SA 3.0

Em procariotos, os ribossomos já podem se ligar à sequência de mRNA ainda não completamente sintetizada. E então comece a tradução. Assim, a síntese de proteínas pode começar ao mesmo tempo que a transcrição, o que permite formas especiais de gene regulamento.

Em eucariotos, o transcrito primário de RNA é inicialmente sujeito a vários processos no núcleo da célula. Só então é exportado do núcleo como mRNA para o citoplasma onde estão localizados os ribossomos.

Os procariontes possuem apenas um tipo de RNA polimerase para a síntese de RNA. Em contraste, os eucariotos possuem diferentes tipos de RNA polimerases. E principalmente a RNA polimerase II catalisa a síntese do pré-mRNA.

A principal diferença entre o RNA mensageiro procariótico e eucariótico é que o mRNA procariótico é geralmente policistrônico, enquanto o RNA mensageiro eucariótico é geralmente monocistrônico. Isso permite que os procariotos tenham a informação de vários genes em apenas um único transcrito de mRNA. Portanto, a síntese das proteínas codificadas e a síntese do mRNA ocorrem simultaneamente. Uma dessas regiões transcritas em conjunto de genes funcionalmente relacionados no DNA é chamada de operon.

Processamento de RNA pré-mensageiro eucariótico (pré-mRNA)

Em células eucarióticas, um RNA mensageiro maduro é produzido por em processamento seu precursor. O precursor é denominado como o hnRNA (RNA nuclear heterogêneo) ou pré-mRNA (RNA mensageiro precursor, pré-mRNA).

Essas etapas ocorrem no núcleo da célula. Em seguida, o mRNA entra no citoplasma através dos poros nucleares. E, finalmente, a biossíntese de proteínas ocorre por meio dos ribossomos.

  • Capping : A extremidade 5 ′ da molécula de RNA obtém uma estrutura de cobertura de 5 ′. Esta tampa consiste em uma forma modificada de guanosina, 7-metilguanosina (m7G). A tampa protege o RNA da degradação por nucleases e permite o complexo de ligação à tampa. Isso é importante para a exportação de energia nuclear, entre outras coisas. Após o transporte para o citosol, a tampa auxilia no reconhecimento do mRNA. Isso é feito com a ajuda de uma pequena subunidade ribossômica. Isso ajuda a iniciar a tradução.
  • Poliadenilação : O RNA sofre poliadenilação na extremidade 3 ‘. Durante este processo, uma cauda poli-A consistindo de 30 a 200 nucleotídeos de adenina é anexada. Isso também protege o RNA mensageiro da degradação enzimática. Além disso, facilita tanto a exportação nuclear quanto a tradução do mRNA.
  • Emenda : O splicing remove certos segmentos de RNA do transcrito original conhecido como íntrons. Os íntrons geralmente não contribuem para as informações de codificação. Os segmentos restantes são unidos como exons. Este processo ocorre no spliceossomo.

O spliceossomo é um complexo do hnRNA e os chamados snRNPs (pequenas ribonucleoproteínas nucleares). O spliceossomo consiste nos snRNAs U1, U2, U4, U5 e U6 e cerca de 50 proteínas. Por splicing alternativo, diferentes mRNAs podem ser produzidos a partir do mesmo hnRNA. Esses resultados quando traduzidos também podem levar a proteínas diferentes.

Complexo de spliceossomos que ajuda a produzir RNA mensageiro (mRNA).
Complexo de spliceossomos que ajuda a produzir RNA mensageiro. Fonte da imagem: Agathman, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 3.0

É também aqui que intervêm vários processos reguladores da célula. O RNA anti-sentido e a interferência de RNA podem ser usados para degradar o mRNA. Portanto, isso impede a tradução.

Além disso, os nucleotídeos em um RNA mensageiro são alterados algumas vezes pelo processo de edição de RNA. Um exemplo é o mRNA da apolipoproteína B. Por exemplo, em alguns tecidos a edição no mRNA da apolipoproteína B cria um segundo códon de parada a montante. Isso codifica uma proteína mais curta com uma função diferente.

As regiões não traduzidas no mRNA também são responsáveis por regular a transcrição, bem como a tradução.

Tradução

Durante a tradução, a sequência de codificação das bases de ácido nucleico do mRNA é traduzida na sequência de aminoácidos. Isso resulta na formação de uma das cadeias polipeptídicas de uma proteína.

A sequência de nucleotídeos de uma fase de leitura aberta é lida em tripletos. Cada tripleto de base é atribuído a um aminoácido específico por meio de moléculas de RNA ou tRNA de transferência. Estes são então ligados ao anterior por meio de uma ligação peptídica. Este processo ocorre nos ribossomos no citoplasma e representa a biossíntese de proteínas real.

Nas células eucarióticas, os ribossomos podem estar livres ou podem se prender à membrana do retículo endoplasmático.

Tradução de DNA em proteína.
Tradução de DNA para mRNA para proteína. Fonte da imagem: Becky Boone, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 2.0

Ao se ligar a um RNA mensageiro, o ribossomo traduz a sequência de nucleotídeos codificadora do mRNA. Ele traduz o código do nucleotídeo na sequência de aminoácidos correspondente de uma proteína.

As moléculas de aminoácidos necessárias são transportadas por moléculas de tRNA do citoplasma da célula. Um RNA mensageiro procariótico geralmente contém várias seções de codificação (mRNA poligênico). Ao contrário, os mRNAs eucarióticos são monocistrônicos e contêm apenas uma seção com uma sequência de codificação.

Um ribossomo traduz apenas um RNA mensageiro de cada vez. Em seguida, o ribossomo se separa do mRNA. No entanto, vários ribossomos podem se ligar a um mRNA ao mesmo tempo e sintetizar uma cadeia polipeptídica cada.

Da mesma forma, um mRNA pode ser lido pelo ribossomo várias vezes em sucessão. O número de moléculas de proteína formadas, portanto, depende do número de processos de tradução realizados.

Degradação RNA mensageiro (mRNA)

O mRNA é degradado enzimaticamente por uma ribonuclease (RNase) e dividido em seus nucleotídeos. Esses nucleotídeos podem então ser usados novamente para construir novas moléculas de RNA. Isso é chamado degradação .

A degradação do RNA mensageiro marca o fim da vida de uma molécula de mRNA. No entanto, a duração da atividade da nuclease na célula pode variar. E é importante para a regulação da biossíntese de proteínas.

Em eucariotos, o processo de degradação geralmente ocorre em estruturas específicas no citoplasma. Essas estruturas são conhecidas como corpos P. Em vez de serem degradadas para uma nova tradução, as moléculas de mRNA podem ser armazenadas temporariamente no citoplasma. Além disso, outras formas de regulamentação também são possíveis.