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Splicing alternativo

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de emenda alternativa

O splicing alternativo é um método que as células usam para criar muitas proteínas a partir da mesma fita do DNA. Também é chamado de emenda alternativa de RNA. Na tradução regular de DNA, as proteínas especializadas criam RNA mensageiro (mRNA) a partir do modelo de DNA. Esse mRNA então encontra seu caminho para um ribossomo, onde o código de RNA é traduzido para a estrutura de uma nova proteína. Em splicing alternativo, as interações entre diferentes proteínas, a célula e o ambiente podem causar diferentes segmentos do DNA original do mRNA. Quando isso acontece, o mRNA alternativo é traduzido para uma proteína totalmente diferente.

As proteínas diferem apenas no arranjo básico de seus aminoácidos, que são ditados pelo mRNA. Uma vez que isso é alterado, a função da proteína muda. Usando o método de splicing alternativo, os organismos podem produzir muito mais proteínas do que seu DNA pode indicar. Por exemplo, os seres humanos têm cerca de 20.000 genes que codificam uma proteína. No entanto, acredita -se que haja mais de 100.000 proteínas diferentes no corpo humano. O splicing alternativo cria essas formas diferentes.

Como funciona a splicing alternativa?

O splicing alternativo ocorre após a criação de um mRNA primário a partir do DNA. Esse processo é chamado de transcrição, pois os idiomas do RNA e do DNA são basicamente os mesmos. Ambos dependem de 4 bases de nucleotídeos. Quando um ribossomo lê esse idioma, traduz a mensagem na linguagem das proteínas, que consiste em cerca de 21 aminoácidos.

Portanto, antes que um mRNA primário seja traduzido em uma proteína, ele deve primeiro ser modificado e editado. Na emenda normal, um complexo especial de proteína e RNA chamado spliceossomo se liga ao mRNA primário. O mRNA primário tem várias regiões, chamadas íntrons e exons. Essas regiões são misturadas e os íntrons devem ser removidos para criar uma proteína funcional.

O spliceossomo está especialmente equipado para remover os íntrons. Os spliceossomos consistem em quatro subunidades diferentes, chamadas pequenas ribonucleoproteínas nucleares (SNRNP ou “Snurp”). Cada “snurp” possui dois pequenos RNAs nucleares (SNRNAs). Esses fios especiais de RNA contêm sequências de nucleotídeos que correspondem a locais específicos nos exons e se ligam a eles. A porção de proteína do spliceossomo atua como uma enzima, removendo os íntrons e ligando os exons. Esse mRNA emendado está agora pronto para ser traduzido em uma proteína.

No entanto, o splicing alternativo também pode ocorrer. Embora todo o mecanismo não seja bem conhecido, sabe -se que certos fatores químicos podem estimular o spliceossomo a operar de maneiras diferentes. Um sinal pode ser dado para excluir um exon, ou mesmo vários exons do mRNA final. Outros sinais e vias podem fazer com que o spliceossomo deixasse intactos intactos ou pular grandes seções da proteína. Nossos corpos têm muitos usos diferentes para proteínas e geralmente podem usar o mesmo plano de DNA para criar muitas dessas proteínas. Veja a seção Exemplos para exemplos específicos. Abaixo está um gráfico Generalize que mostra as diferentes maneiras pelas quais um spliceossomo pode alternar a cena um RNA primário.

Há outra forma de splicing alternativa, conhecida como splicing trans, na qual os exons de dois genes diferentes são montados juntos por um spliceossomo. Esse processo genético só foi observado em alguns organismos unicelulares, mas poderia ajudar a explicar sua diversidade genética sem reprodução sexual. Enquanto os organismos reprodutores sexuais devem se reproduzir para misturar sua genética e produzir novas variedades, esses organismos podem fazê -lo muito mais rapidamente. Essa forma de splicing alternativa pode facilmente criar funções totalmente novas nesses organismos, o que pode ser benéfico.

Exemplos de splicing alternativo

Genes neurexina

Os seres humanos têm três genes que codificam uma família de proteínas conhecidas como neurexinas. Essas proteínas são incorporadas à membrana plasmática. Eles se estendem para fora da membrana plasmática e no espaço entre os nervos. Aqui, eles se ligam a uma proteína da outra célula nervosa. Este complexo proteico mantém as células no lugar. Embora existam apenas três genes diferentes que codificam neurexinas, existem mais de 3.000 proteínas diferentes na família Neurexina.

Isso é possível através de splicing alternativo. À medida que o spliceossomo processa as primárias moléculas de mRNA desses genes, é influenciada por vários genes promotores, moléculas na célula e outros sinais. Essas influência que os exons são incluídos no mRNA final. O splicing alternativo pode tornar as proteínas maiores ou menores, ou com regiões ausentes, mas geralmente ainda produz uma proteína de trabalho. Dessa maneira, cada variação de ambiente celular ou sinal extracelular cria uma proteína diferente com uma função ligeiramente diferente.

Enquanto todas as proteínas da neurexina funcionarão em manter a sinapse entre dois nervos, a variação produzida é teorizada para fazer várias coisas. Primeiro, pode alterar o sinal que viaja entre os dois neurônios. Isso poderia produzir um efeito necessário para o cérebro processar o sinal. Proteínas diferentes podem ser empregadas em momentos diferentes, em células diferentes, no mesmo animal. Isso pode ser necessário para acomodar os muitos ambientes diferentes dentro de um organismo e garantir que os neurônios estejam funcionando corretamente.

Quando o cientista observou os mesmos genes nos peixes, eles encontraram algo interessante. Embora os peixes também tenham esses genes, eles não podem unir os genes em quase tantas alternativas. Isso levou os cientistas a supor que o splicing alternativo pode ser usado para modificar esses genes de uma maneira que os torna específicos para certas partes do cérebro. Dessa forma, a emenda alternativa pode estar fornecendo um tipo de “sistema de indexação” para o cérebro. Essa pode ser a razão pela qual os humanos podem armazenar tantas informações extras e ter memória a longo prazo eficiente.

Fazendo anticorpos

Em um processo semelhante, o corpo humano faz anticorpos para combater bactérias, vírus e corpos estranhos que infectam os tecidos. Para fazer isso, o corpo deve fazer um anticorpo, ou proteína, projetada especificamente para manter o invasor. Essas proteínas são fabricadas por linfócitos B, que contêm o DNA e a maquinaria para criar essas proteínas complexas. No entanto, há um problema.

Os linfócitos B precisam conectar a proteína a si mesmos e precisam liberar o anticorpo na corrente sanguínea. O anticorpo na corrente sanguínea se ligará aos invasores, permitindo que as células imunes as visam. Ao conectar anticorpos diretamente aos linfócitos B, essas células podem engolir facilmente os invasores à medida que os encontram. Para fazer isso com energia mínima e usando o mesmo DNA, essas células imunológicas usam splicing alternativo.

Os dois últimos éxons do código genético para anticorpos são especiais. Esses dois exons codificam para uma região de proteína que é hidrofóbica ou resiste à água. Essas regiões se ligam dentro do núcleo hidrofóbico da bicamada fosfolipídica. Isso os bloqueia efetivamente na membrana celular. O splicing alternativo simplesmente remove esses dois exons. Agora, a proteína servirá ao mesmo propósito, mas é solúvel em água e pode viajar pelo sangue e fluidos.

Ao receber um sinal para criar anticorpos, o linfócito B deve criar muitos de uma só vez por si mesmo e para ser liberado no corpo. Para fazer isso, transcreve ativamente o gene para o anticorpo rapidamente, para criar o maior número possível de transcrições primárias. Alguns deles serão processados para reter a região hidrofóbica, e alguns spliceossomos o cortarão. Assim, as proteínas para ambos os usos são criadas a partir do mesmo sinal para criar anticorpos. O splicing alternativo permite iniciar muitos processos diferentes do mesmo sinal de transcrição de DNA.

Questionário

1. Qual é o principal objetivo do splicing alternativo? A. Para criar variantes de proteínas B. para ajudar no metabolismo C. Para acelerar o processo de criação de proteínas

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. O splicing alternativo permite que os organismos armazenem as informações para uma família inteira de genes no mesmo local. Como os genes podem ser editados, emendados de maneira diferente e modificada, eles podem criar muito mais proteínas reais do que o número de genes que possuem.

2. Por que os organismos precisam de tantas versões da mesma proteína? R. Eles não são, é apenas uma variação genética extra B. Para milhares de funções diferentes que suas células completam C. Os cientistas não sabem a resposta

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. Os cientistas ainda precisam determinar completamente a função do splicing alternativo. Todos os itens acima podem estar corretos, ou nenhum deles. Parece estar relacionado ao aumento da complexidade. No entanto, a mosca de frutas comum é um dos organismos com os esquemas de emenda alternativos mais complexos que estudamos.

3. Como o splicing alternativo pode ajudar a criar inteligência? R. Ao produzir proteínas diferentes, pode criar conexões neurais avançadas B. Quanto mais proteína você tiver, mais inteligente você for C. É improvável que o splicing alternativo cria inteligência

Resposta à pergunta nº 3

A está correto. O splicing alternativo pode essencialmente permitir que o cérebro mapeie as conexões entre diferentes nervos e designar nervos específicos para determinadas tarefas. Esta é a base da inteligência e da memória. Quanto mais conexões especializadas o cérebro tem, mais um organismo pode se lembrar e processar.

Referências

  • GeneCardsSuite. (2018, 28 de fevereiro). Gene nrxn1 (codificação de proteínas). Recuperado de genecards.org: http://www.gencards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=nrxn1
  • Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E., & Silver, L.M. (2011). Genética: de genes a genomas. Boston: McGraw Hill.
  • Nelson, D.L. & Cox, M.M. (2008). Princípios de bioquímica. Nova York: W.H. Freeman e companhia.

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