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mRNA

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição do RNA mensageiro

Os ácidos ribonucleicos mensageiros (mRNAs) transferem as informações do DNA para a maquinaria celular que produz proteínas. Fortemente embalado em todos os núcleos celulares, que mede apenas 10 mícrons de diâmetro, é um “Manual de Instruções” de DNA de fita dupla de três metros de comprimento sobre como construir e manter um corpo humano. Para que cada célula mantenha sua estrutura e execute todas as suas funções, ela deve fabricar continuamente peças específicas do tipo celular (proteínas). Dentro de cada núcleo, uma proteína multi -subunidade chamada RNA polimerase II (RNAP II) lê o DNA e fabrica simultaneamente uma “mensagem” ou transcrição, chamada RNA mensageiro (mRNA), em um processo chamado transcrição. As moléculas de mRNA são compostas por fios únicos relativamente curtos de moléculas compostas por bases de adenina, citosina, guanina e uracil mantidas juntas por um esqueleto de fosfato de açúcar. Quando a RNA polimerase termina a leitura de uma seção do DNA, a cópia pré-mRNA é processada para formar mRNA madura e depois transferida para fora do núcleo celular. Os ribossomos leem o mRNA e traduzem a mensagem em proteínas funcionais em um processo chamado tradução. Dependendo da estrutura e da função da proteína recém-sintetizada, ela será modificada ainda mais pela célula, exportada para o espaço extra-celular ou permanecerá dentro da célula. O diagrama abaixo mostra a transcrição (DNA-> RNA) ocorrendo no núcleo celular onde o RNAP é a RNA polimerase II que sintetiza o RNA.

O mRNA do precursor contém íntrons e exons. Os íntrons são removidos antes da tradução, enquanto o código dos exons para a sequência de aminoácidos de proteínas. Para tornar o mRNA maduro, as máquinas celulares removem íntrons “não translatáveis” do pré-mRNA, deixando apenas sequências de exon traduzíveis no mRNA.

Tipos de mRNA

Pré-mRNA e hnRNA

O mRNA precursor (pré-mRNA) é a transcrição primária do mRNA eucariótico, pois sai do modelo de DNA. O pré-mRNA faz parte de um grupo de RNAs chamado RNA nuclear heterogêneo (hnRNA). O hnRNA refere-se a todo o RNA de fita única localizada dentro do núcleo da célula onde ocorre a transcrição (DNA-> RNA) e o pré-mRNA formam uma grande parte desses ácidos ribonucleicos. O pré-mRNA contém sequências que precisam ser removidas ou “emendadas” antes de serem traduzidas em uma proteína. Essas seqüências podem ser removidas através da atividade catalítica do próprio RNA, ou através da ação de uma estrutura multi-proteína chamada Spliceossom. Após essa etapa de processamento, o pré-mRNA é considerado uma transcrição de mRNA madura.

O diagrama abaixo descreve a estrutura do pré-mRNA. O pré-mRNA inclui íntrons e pode ou não incluir a cauda de 5 ‘e poli-adenilados:

MRNA monocistrônico

Uma molécula de mRNA monocistrônica contém as sequências exon que codificam uma única proteína. A maioria dos mRNAs eucarióticos é monocistrônica.

MRNA bicistrônico

Uma molécula de mRNA bicistrônica contém as sequências de codificação do exon para duas proteínas.

MRNA policistrônico

Uma molécula de mRNA policistrônica contém as seqüências de codificação do exon para múltiplas proteínas. A maioria do mRNA de bactérias e bacteriófagos (vírus que vivem em hospedeiros bacterianos) são policistrônicos.

MRNA procariótico vs. eucariótico

Os mRNAs procistrônicos de procarióticos contêm vários locais para iniciar e encerrar a síntese de proteínas. Os eucariotos têm apenas um local para o início da tradução e os mRNAs eucarióticos são principalmente monocistrônicos. Os prokariotos não possuem organelas e um envelope nuclear bem definido, e, portanto, a tradução do mRNA pode ser acoplada à transcrição de mRNA no citoplasma. Nos eucariotos, o mRNA é transcrito em cromossomos no núcleo e, após o processamento, é transportado pelos poros nucleares e para o citoplasma. Ao contrário dos procariontes, a tradução em eucariotos ocorre somente após a conclusão da transcrição. O mRNA propariótico é constantemente degradado por ribonucleases, enzimas que cortam o RNA. Por exemplo, a meia-vida do mRNA em E. coli é de aproximadamente dois minutos. Os mRNAs bacterianos têm vida curta para permitir flexibilidade no ajuste para as condições ambientais em rápida mudança. Os mRNAs eucarióticos são mais metabolicamente estáveis. Por exemplo, precursores de glóbulos vermelhos de mamíferos (reticulócitos), que perderam seus núcleos, sintetizam a hemoglobina por vários dias, traduzindo mRNAs que foram transcritos quando o núcleo ainda estava presente. Por fim, os mRNAs de procariontes passam por um processamento mínimo. Nos eucariotos, o pré-mRNA deve passar por processamento antes de ser traduzido, envolvendo a remoção de íntrons, a adição do 5 ‘–CAP e da cauda poli-adenilada de 3’ antes que o mRNA maduro seja formado e pronto para ser traduzido.

Funções do mRNA

A principal função do mRNA é atuar como um intermediário entre as informações genéticas no DNA e a sequência de proteínas de aminoácidos. O mRNA contém códons que são complementares à sequência de nucleotídeos no DNA do modelo e direcionam a formação de aminoácidos através da ação de ribossomos e tRNA. O mRNA também contém várias regiões regulatórias que podem determinar o tempo e a taxa de tradução. Além disso, garante que a tradução prossegue de maneira ordenada, pois contém locais para o acoplamento de ribossomos, tRNA, bem como várias proteínas auxiliares.

As proteínas produzidas pelas células desempenham uma variedade de papéis, como enzimas, moléculas estruturais ou como máquinas de transporte para vários componentes celulares. Algumas células também são especializadas para secretar proteínas, como as glândulas que produzem enzimas digestivas ou hormônios que influenciam o metabolismo de todo o organismo.

Tradução de mRNA

O mRNA pode ser traduzido em ribossomos livres no citoplasma com a ajuda de moléculas de RNA de transferência (tRNA) e múltiplas proteínas chamadas fatores de iniciação, alongamento e rescisão. As proteínas que são sintetizadas em ribossomos livres no citoplasma são frequentemente usadas pela célula no próprio citoplasma ou direcionadas para uso dentro de organelas intracelulares. Alternativamente, as proteínas que precisam ser secretadas começam a ser traduzidas no citoplasma, mas assim que os primeiros resíduos forem traduzidos, proteínas específicas transportam toda a maquinaria de tradução para a membrana do retículo endoplasmático (ER). Os poucos aminoácidos iniciais são incorporados na membrana ER e o restante da proteína é liberado no espaço interior do ER. A sequência curta é removida de proteínas que precisam ser secretadas da célula, enquanto as pretendidas para membranas internas mantêm esse trecho curto, fornecendo uma âncora de membrana.

Exemplos de distúrbios relacionados ao processamento de mRNA

Mais de 200 doenças estão associadas a defeitos no processamento de pré-mRNA para mRNA. Mutações no DNA ou máquinas de emenda afetam principalmente a precisão de emenda pré-mRNA. Por exemplo, uma sequência de DNA anormal pode eliminar, enfraquecer ou ativar os locais de emenda oculta no pré-mRNA. Da mesma forma, se a maquinaria de emenda não estiver funcionando corretamente, o spliceossomo poderá cortar o pré-mRNA incorretamente, independentemente da sequência. Essas mutações resultam no processamento de pré-MMRA para mRNAs que continuarão codificando proteínas com defeito. Os próprios mRNAs anormais também são às vezes os alvos para a decaimento do mRNA mediada por bobagem, bem como a degradação co-transcricional de pré-mRNAs nascentes. Células derivadas de pacientes com uma variedade de doenças, incluindo progéria, câncer de mama e fibrose cística, apresentam defeitos de splicing de RNA, com câncer e doenças neuropatológicas sendo as mais comuns.

Termos de biologia relacionados

  • Ribossomo – Ribossomos são enzimas compostas por muitas proteínas que catalisam a síntese de proteínas do mRNA no processo de tradução. Os ribossomos existem livremente no citoplasma celular ou permanecem ligados ao retículo endoplasmático.
  • RNAP II – A RNA polimerase II é uma enzima composta por muitas proteínas que lê o DNA e sintetiza o RNA no núcleo celular em um processo chamado transcrição.
  • Transcrição – Transcrição é a síntese do RNA do DNA pela RNA polimerase.
  • Tradução – Tradução é a síntese de proteínas do mRNA envolvendo ribossomos e outras proteínas.

Questionário

1. As moléculas de mRNA maduro são curtas, de fita única e contêm os seguintes componentes: A. adenina, citosina, guanina e uracil, exons, 5′-Cap e 3′-Poly-tail B. adenina, citosina, guanina e uracil , íntrons, exons, 5′-CAP e 3′-Poly-Tail C. adenina, citosina, guanina e uracil, íntrons D. íntrons, 5′-CAP e 3′-Poly-Tail

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. Uma molécula de mRNA é uma molécula curta e de fita única que contém adenina, citosina, guanina e uracil, éxons, 5 ‘e 3’-poli-cauda. Os íntrons foram unidos automaticamente pelo próprio mRNA ou pelo spliceossomo.

2. Nomeie a localização e as máquinas celulares envolvidas na transcrição e tradução do mRNA. A. a transcrição ocorre no núcleo através da ação dos ribossomos; A tradução ocorre no citoplasma, através do RNAP II. B. A transcrição ocorre no núcleo através da ação do RNAP II; A tradução ocorre no citoplasma ou no retículo endoplasmático através da ação do ribossomo. C. A transcrição ocorre na membrana celular através da ação do RNAP II; A tradução ocorre no citoplasma através da ação dos fatores de tradução. D. Nenhuma das opções acima está correta.

Resposta à pergunta nº 2

B está correto. Uma molécula de mRNA é transcrita no núcleo pela enzima RNAP II e traduzida pelo ribossomo, localizado no citoplasma ou no retículo endoplasmático da célula.

3. Quais das seguintes afirmações são verdadeiras sobre as diferenças entre mRNA eucariótico e procariótico? A. em contraste com eucariotos que transcrevem no núcleo e traduzem no citoplasma, os procariontes, transcrevem e traduzem o mRNA simultaneamente no citoplasma. B. O mRNA do procariote é principalmente o mRNA policistrônico e eucariótico é principalmente monocistrônico. C. Os mRNAs bacterianos têm vida curta para permitir flexibilidade em ambientes em rápida mudança, enquanto os mRNAs eucarióticos são estáveis até alguns dias. D. Todos os itens acima estão corretos.

Resposta à pergunta nº 3

D está correto. Todas as declarações acima são verdadeiras.

4. O que acontece durante a etapa importante de processamento de pré-mRNA para mRNA? R. Os íntrons que não codificam são removidos ou “emendados”. B. O mRNA é traduzido em proteína. C. O pré-mRNA é exportado para fora do núcleo. D. Tudo isso acima.

Resposta à pergunta nº 4

A está correto. Os íntrons não codificantes são removidos do pré-mRNA no núcleo. Após o processamento, o mRNA, com a cauda 5′-CAP e 3′-Poly-A conectado, é exportado pelos poros nucleares e levado para os ribossomos onde ocorre a tradução.

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