Estrutura do RNA.
- Nota:
RNA redireciona para esta pagina. Se procura por outros significados de RNA, consulte
RNA (desambiguacao)
.
Bases duma molecula de ARN.
O
acido ribonucleico
(
ARN
, em portugues:
a
cido
r
ibo
n
ucleico;
ou
RNA
, em ingles:
r
ibo
n
ucleic
a
cid
) e um tipo de
acido nucleico
, uma molecula
polimerica
linear formada por unidades menores chamadas
nucleotidos
. Intervem em varias funcoes biologicas importantes como a
codificacao genetica
, e a descodificacao durante a
traducao de proteinas
, regulacao e expressao dos genes. E uma das
macromoleculas
essenciais para a vida, a par do
ADN
, as
proteinas
, os
lipidos
e os
carboidratos
. Tal como o ADN, o ARN e formado por uma cadeia de nucleotidos, mas diferentemente do ADN, que forma uma dupla helice bicatenaria, a maioria dos ARNs sao monocatenarios, embora possam dobrar-se sobre si mesmos. Os organismos celulares utilizam o
ARN mensageiro
(ARNm) para levar ao
ribossoma
a informacao genetica (utilizando a sequencia das
bases
G, A, U, e C que significam
guanina
,
adenina
,
uracilo
e
citosina
), onde coordenara a sintese de proteinas especificas. A base uracilo e caracteristica do ARN (o ADN por sua vez possui
timina
). Os nucleotidos do ARN levam o acucar
ribose
, dai o seu nome (
ribo
se >
ribo
nucleico), diferentemente do ADN que leva
desoxirribose
. O ARN
transcreve-se
a partir do ADN pela accao de
enzimas
chamadas
ARN polimerases
.
Algumas moleculas de ARN desempenham um papel muito activo nas celulas, uma vez que podem catalisar reacoes biologicas, controlar a
expressao genica
, ou perceber e comunicar respostas a sinais celulares. Um destes processos ativos e a
sintese de proteinas
, uma funcao universal fundamental na qual intervem varios tipos de ARN: o ARNm leva a informacao de como tem que ser a sequencia da proteina, o
ARNt
leva os
aminoacidos
necessarios, e o
ARNr
e parte constituinte do
organelo
onde se realiza a sintese, o ribossoma, e tem uma atividade catalitica que une os aminoacidos entre si. As
ribozimas
sao ARNs com funcao enzimatica. Muitos
virus
codificam a sua informacao genetica num
genoma
de ARN.
O ARN e constituido por uma
ribose
, por um grupo
fosfato
e uma base nitrogenada
A composicao do ARN e muito semelhante ao do
ADN
(acido desoxirribonucleico) contudo apresenta algumas diferencas:
Exemplificacao de formula estrutural de molecula de ARN
- O ARN e formado por uma cadeia simples de nucleotideos, e nao uma de dupla helice como o ADN. Um filamento de ARN pode se dobrar de tal modo que parte de sua proprias bases se pareiam umas com as outras. Tal pareamento
intramolecular
de bases e um determinante importante da forma do ARN. Assim, formando pontes intracadeia o ARN e capaz de assumir uma variedade muito maior de formas moleculares tridimensionais complexas do que a dupla helice de ADN.
[
1
]
- O ARN tem o acucar
ribose
em seus nucleotideos em vez da
desoxirribose
encontrada no ADN. Como os nomes sugerem, os dois acucares diferem na presenca ou ausencia de apenas um
atomo
de
oxigenio
. Os grupos de acucar do ARN contem um par oxigenio-
hidrogenio
ligado ao
carbono
2', enquanto apenas um atomo de hidrogenio e ligado ao carbono 2' nos grupos de acucar do ADN. Acucares complexas tambem parecem se ligar a algumas moleculas de ARN.
[
2
]
- Como um filamento individual de ADN, um filamento de ARN e formado de um arcabouco de acucar-fosfato com uma base ligada covalentemente na posicao 1' de cada ribose. As ligacoes acucar-fosfato sao feitas nas posicoes 5' e 3' do acucar, como no ADN. Assim, uma cadeia de ARN tera uma ponta 5' e uma ponta 3'.
- Os nucleotideos de RNA (chamados ribonucleotideos) contem as bases
adenina
(A),
guanina
(G),
citosina
(C) e
uracila
(U), mas esta ultima
pirimidina
, esta presente em lugar de
timina
.
- O RNA, como a proteina mas nao como DNA, pode catalisar importantes reacoes biologicas. As moleculas de RNA que funcionam como proteinas enzimaticas sao chamadas de
ribozimas
.
Intermediario da transferencia de informacao
[
editar
|
editar codigo-fonte
]
Em 1957
Elliot Volkin
e
Lawrence Astrachan
fizeram uma observacao significativa. Eles descobriram que uma das mais marcantes mudancas quando a
E. coli
e infectada pelo
fago T2
e um rapido surto de sintese de RNA. Alem disso, este RNA induzido por fago "renova-se" rapidamente; isto e, seu tempo de vida e curto. O seu rapido aparecimento e desaparecimento sugeriu que o RNA pode ter algum papel na expressao de
genoma
de T2 necessaria para fazer mais particulas de
virus
.
Volkin e Astrachan demonstraram a rapida renovacao do RNA usando um protocolo chamado de
experimento de pulso-caca
. Para fazer um
experimento
de pulso-caca, as
bacterias
infectadas sao primeiro alimentadas (pulsadas com) uracil radioativa (uma molecula necessaria para a sintese de RNA mas nao de DNA). Qualquer RNA sintetizado nas bacterias a partir dai esta "marcado" com uracil radioativa prontamente detectavel. Apos um curto periodo de incubacao, a uracil radioativa e removida e substituida (cacada) por uracil que nao e radioativa. Este procedimento "caca" a remocao de marcacao do RNA, porque, a medida que o RNA se degrada, apenas os precursores nao marcados estao disponiveis para sintetizar novas
moleculas
de RNA. O RNA recuperado logo apos o pulso esta marcado, mas o recuperado logo apos o pulso esta, indicando que o RNA tem um tempo de vida muito curto.
Um experimento similar pode ser feito com
celulas
eucarioticas. As celulas sao primeiro pulsadas com uracil radioativa para um meio com uracil nao marcada. Nas amostras colhidas apos o pulso, a maior parte da marcacao esta no nucleo. Nas amostras obtidas apos a caca, o RNA marcado e encontrado no citoplasma. Aparentemente, em eucariontes, o RNA e sintetizado no nucleo e entao move-se para o citoplasma, onde sao feitas as
proteinas
. Assim, o RNA e um bom candidato para intermediario da transferencia de informacao entre o DNA e a proteina.
A sintese do RNA e normalmente catalisada pela enzima RNA-polimerase, que usa o DNA como modelo, num processo conhecido como transcricao.
O inicio da transcricao comeca com a ligacao de uma enzima a uma sequencia promotora no DNA (conhecida como "upstream" de um gene). A dupla helice do DNA e desenrolada pela atividade da enzima helicase. A enzima progride ao longo do DNA no sentido 3' para 5', sintetizando o RNA complementar na molecula com alongamento ocorrendo da direcao 5' para 3'. A sequencia de DNA tambem dita quando o termino da sintese de RNA ocorre.
[
3
]
O RNA e frequentemente modificado por enzimas apos a transcricao. Por exemplo, a cauda Poli-A e o 5'-cap sao adicionados a pre-mRNA e introns de eucariotos e removidos por spliceossomo.
Ha um numero de RNA dependentes de PNA polimerase que usam um RNA como modelo de sintese para uma nova fita de RNA. Sao exemplos RNA virais (como os poliovirus) que usam esse tipo de enzima para replicar seu material genetico.
[
4
]
Alguns RNA dependentes de RNA-polimerase sao parte de uma via de RNA de interferencia em muitos organismos.
[
5
]
Consiste na sintese de RNA. A molecula de DNA abre-se em um determinado ponto e nucleotideos livres na celula vao se pareando a esse segmento aberto. Completado o pareamento a esse segmento aberto, esta pronta a molecula do RNA, o DNA que serviu de molde reconstitui a molecula original.
Em celulas eucariotas, o RNA localiza-se no
citoplasma
(maior quantidade) e no
nucleo
, onde e sintetizado. A quantidade de RNA e variavel de celula para celula e com a atividade celular.
Varia de acordo com a classe do RNA. Por exemplo, o RNA mensageiro orienta quais
aminoacidos
e em que ordem serao utilizados para sintetizar proteinas. Geralmente, os RNAs das diversas classes ate hoje descobertas atuam no processamento e degradacao de RNAs mensageiros e na sintese de proteinas.
Cada nucleotideo do RNA contem uma
ribose
, com carbonos numerados de 1' a 5'. As bases sao ligadas ao carbono 1'. Adenina e Guanina sao
purinas
e Uracila e Citosina sao
pirimidinas
. O grupo fosfato e ligado ao carbono 3' e ao carbono 5' quando ha juncao de carbonos.
Os grupos fosfato fazem com que a carga da molecula fique negativa.
Outra caracteristica estrutural importante que distingue DNA de RNA e a presenca de hidroxila no carbono 2' da ribose. A presenca desse grupo funcional faz com que a o dobramento da molecula gire no sentido do A-form, isto e, ha um aumento no numero de bases por rotacao, o que aumenta o sulco maior e estreita o sulco menor, enquanto o DNA obedece a conformacao B-DNA, aquela descrita por Watson e Crick. A consequencia da hidroxila no carbono 2' e uma conformacao flexivel que pode atacar quimicamente o fosfodiester adjacente.
A forma funcional da simples fita do RNA, assim como protepinas, frequentemente precisam de uma estrutura terciaria especifica. O que providencia essa mudanca conformacional e a estrutura secundaria e as ligacoes de hidrogenio. Isso conduz a varios dominios de estrutura secundaria, como as estruturas em forma de grampos-de-cabelo (hairpin loops). Como as estruturas de RNA estao carregadas, ions metalicos, como o Mg2+, sao necessarios para estabilizar estruturas secundarias e terciarias do RNA.
Os
genes
, segmentos de DNA que servem de molde para as moleculas de RNAm, localizam-se nos diversos
cromossomos
da
celula
, geralmente separados por longos segmentos de DNA nao codificante. As moleculas de RNA mensageiro (RNAm) sintetizadas a partir dos genes tem a informacao para a sintese de proteinas, codificada na forma de trincas de bases nitrogenadas. Cada trinca e chamada
codon
e define cada
aminoacido
constituinte da proteina.
A correspondencia entre o codon e seu respectivo aminoacido e feita pelo RNAt, por meio do anticodon. Por exemplo, o RNAt com anticodon UAC encaixa-se no RNAm apenas se houver o codon AUG. Como esse RNAt transporta o aminoacido
metionina
e ele que ira se encaixar nos locais da cadeia polipeptidica correspondentes aos codons AUG do RNAm. Assim, os RNAt atuam na sintese das proteinas como "adaptadores", encaixando os aminoacidos de acordo com os codons do RNAm. O
ribossomo
, por sua vez, serve de suporte para o acoplamento do RNAm e dos RNAt.
As moleculas de RNA transportador / RNA de transferencia (RNAt) tambem sao sintetizadas a partir de segmentos de DNA presentes em certas regioes especificas dos cromossomos. Esse tipo de RNA e chamado de transportador por ser o responsavel pelo transporte das moleculas de aminoacidos ate os ribossomos, onde elas se unem para formar as proteinas. Um RNAt e uma molecula relativamente pequena. Em uma das extremidades liga-se um aminoacido especifico; em sua regiao mediana ha uma trinca de bases, o anticodon. Por meio do anticodon, o RNAt emparelha-se temporariamente a uma trinca de bases complementares do RNA mensageiro (RNAm), o codon.
Sao os principais componentes dos ribossomos, que sao grandes maquinarias macromoleculares que guiam a montagem da cadeia de aminoacidos pelo mRNA e tRNA.
Uma outra classe de RNA funcionais participam do processamento de RNA e e especifica de eucariontes.
Este e uma composicao de RNA com proteinas especiais.
Sao partes de um sistema que processa os RNA transcritos em celulas
eucariontes
. Alguns
snRNAs
guiam a modificacao de RNAr. Outras se unem a varias subunidades proteicas para formar o complexo de processamento de ribonocleoproteinas ( chamado
spliceossomos
) que remove os
introns
dos RNAm eucarioticos.
Referencias
- ↑
Santos, F. P. & Castro, C. S.
≪RNA≫
. 2000
. Consultado em 6 de abril de 2010
- ↑
ServiceOct. 2, Robert F.; 2019; Pm, 5:55 (2 de outubro de 2019).
≪Sugar-coated RNAs could 'alter the face of biochemistry as we know it'?if they're real≫
.
Science | AAAS
(em ingles)
. Consultado em 2 de outubro de 2019
- ↑
Nudler, E.; Gottesman, M. E. (7 de agosto de 2002). ≪Transcription termination and anti-termination in E. coli≫.
Genes to Cells
.
7
(8): 755?68.
PMID
12167155
.
doi
:
10.1046/j.1365-2443.2002.00563.x
- ↑
Hansen, J. L.; Long, A. M.; Schultz, S. C. (15 de agosto de 1997). ≪Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus≫.
Structure
.
5
(8): 1109?22.
PMID
9309225
.
doi
:
10.1016/s0969-2126(97)00261-x
- ↑
Ahlquist, P. (17 de maio de 2002). ≪RNA-dependent RNA polymerases, viruses, and RNA silencing≫.
Science
.
296
(5571): 1270?3.
Bibcode
:
2002Sci...296.1270A
.
PMID
12016304
.
doi
:
10.1126/science.1069132
- Griffiths, Wessler, Lewontin, Gesbart, Suzuki e Miller. Introducao a genetica, 8a edicao -
Guanabara Koogan
, 2006.
- Amabis, J M e Martho, G R. Biologia - Moderna, 2004.