Emenda (genética): o que é, tipos

O splicing , ou RNA splicing processo, é um fenómeno que ocorre em organismos eucarióticos após transcrição do DNA para o RNA e envolve a remoção de intrões de um gene, exs de retenção. É considerado fundamental na expressão gênica.

Ocorre por eventos de eliminação da ligação fosfodiéster entre exons e íntrons e a subsequente ligação entre exons.A emenda ocorre em todos os tipos de RNA, porém é mais relevante na molécula de RNA mensageiro. Também pode ocorrer em moléculas de DNA e proteínas.

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Fonte: Por BCSteve [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons

No momento da adesão aos exons, eles podem sofrer um acordo ou qualquer tipo de alteração. Esse evento é conhecido como emenda alternativa e tem importantes consequências biológicas.

Em que consiste?

Um gene é uma sequência de DNA com as informações necessárias para expressar um fenótipo. O conceito de gene não se restringe estritamente às seqüências de DNA que são expressas como proteínas.

O “dogma” central da biologia envolve o processo de transcrição do DNA para um RNA mensageiro de molécula intermediária. Por sua vez, isso se traduz em proteínas com a ajuda dos ribossomos .

No entanto, em organismos eucarióticos, essas longas seqüências gênicas são interrompidas por um tipo de sequência que não é necessária para o gene em questão: íntrons. Para que o RNA mensageiro seja traduzido efetivamente, esses íntrons devem ser removidos.

O splicing de RNA é um mecanismo que envolve várias reações químicas usadas para remover elementos que estão interrompendo a sequência de um determinado gene. Os elementos que são conservados são chamados exons.

Onde isso acontece?

O esplenicossoma é um enorme complexo de natureza proteica responsável por catalisar as etapas de emenda. Consiste em cinco tipos de pequenos RNAs nucleares chamados U1, U2, U4, U5 e U6, além de uma série de proteínas.

Especula-se que o esplenicossoma participe da dobragem do pré-mRNA para alinhá-lo corretamente com as duas regiões onde o processo de emenda ocorrerá.

Este complexo é capaz de reconhecer a sequência de consenso que a maioria dos íntrons tem perto de suas extremidades 5 ‘e 3’. Deve-se notar que genes foram encontrados nos metazoários que não possuem essas seqüências e usam outro grupo de pequenos RNAs nucleares para reconhecimento.

Tipos

Na literatura, o termo splicing é geralmente aplicado ao processo que envolve o RNA mensageiro. No entanto, existem diferentes processos de emenda que ocorrem em outras biomoléculas importantes.

As proteínas também podem sofrer splicing; nesse caso, é uma sequência de aminoácidos que é removida da molécula.

O fragmento removido é chamado “intein”. Esse processo ocorre naturalmente nos organismos. A biologia molecular conseguiu criar várias técnicas usando esse princípio que envolvem a manipulação de proteínas.

Da mesma forma, a emenda também ocorre no nível do DNA. Assim, duas moléculas de DNA que foram previamente separadas com capacidade de ligação via ligações covalentes .

Tipos de emenda de RNA

Por outro lado, dependendo do tipo de RNA, existem diferenças de estratégias químicas nas quais o gene pode se livrar de íntrons. Particularmente, a junção pré-mRNA é um processo complicado, pois envolve uma série de etapas catalisadas pelo esplenicossoma. Quimicamente, o processo ocorre por reações de transesterificação.

Em leveduras, por exemplo, o processo começa com a quebra da região 5 ‘no local de reconhecimento, o “loop” do ínon-éxon é formado por uma ligação fosfodiéster 2′-5’. O processo continua com a formação de uma lacuna na região 3 ‘e, finalmente, ocorre a união dos dois exons.

Alguns dos íntrons que interrompem os genes nucleares e mitocondriais podem ser unidos sem a necessidade de enzimas ou energia, mas através de reações de transesterificação. Esse fenômeno foi observado no organismo Tetrahymena thermophila .

Por outro lado, a maioria dos genes nucleares pertence ao grupo de íntrons que precisam de máquinas que catalisem o processo de eliminação.

Emenda alternativa

Nos seres humanos, foi relatado que existem cerca de 90.000 proteínas diferentes e anteriormente se pensava que deveria haver um número idêntico de genes.

Com a chegada de novas tecnologias e o projeto do genoma humano, concluiu-se que possuímos apenas cerca de 25.000 genes. Então, como é possível que tenhamos tantas proteínas?

Os exons não podem ser montados na mesma ordem em que foram transcritos para o RNA, mas sim dispostos estabelecendo novas combinações. Esse fenômeno é conhecido como emenda alternativa. Por esse motivo, um único gene transcrito pode produzir mais de um tipo de proteína.

Essa inconsistência entre o número de proteínas e o número de genes foi elucidada em 1978 pelo pesquisador Gilbert, deixando para trás o conceito tradicional de “para um gene existe uma proteína”.

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Fonte: Pelo Instituto Nacional de Pesquisa em Genoma Humano (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif) [Domínio público], via Wikimedia Commons

Funções

Para Kelemen et al. (2013), “uma das funções deste evento é aumentar a diversidade de RNAs mensageiros, além de regular as relações entre proteínas, entre proteínas e ácidos nucléicos e entre proteínas e membranas”.

Segundo esses autores, “a emenda alternativa é responsável por regular a localização das proteínas, suas propriedades enzimáticas e sua interação com os ligantes”.Também tem sido relacionado aos processos de diferenciação celular e desenvolvimento de organismos.

À luz da evolução, parece ser um importante mecanismo de mudança, uma vez que foi encontrada uma alta proporção de organismos eucarióticos superiores que sofrem com eventos elevados de emenda alternativa. Além de desempenhar um papel importante na diferenciação de espécies e na evolução do genoma.

Emenda alternativa e câncer

Há evidências de que qualquer erro nesses processos pode levar ao funcionamento anormal da célula, produzindo sérias conseqüências para o indivíduo. Dentro dessas possíveis patologias, o câncer se destaca.

É por isso que foi proposto o splicing alternativo como um novo marcador biológico para essas condições anormais nas células. Da mesma forma, se for possível entender completamente a base do mecanismo pelo qual a doença ocorre, poderão ser propostas soluções para elas.

Referências

  1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Bioquímica . Eu inverti
  2. De Conti, L., Baralle, M. e Buratti, E. (2013). Definição de éxon e íntron na junção de pré-mRNA. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA , 4 (1), 49–60.
  3. Os dados foram analisados ​​por meio de questionários, entrevistas e entrevistas com os participantes. Função de emenda alternativa. Gene , 514 (1), 1–30.
  4. Lamond, A. (1993). O spliceossoma. Bioessays, 15 (9), 595-603.
  5. Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Revisão: Emenda Alternativa (EA) de genes como uma abordagem para gerar complexidade de proteínas. Current Genomics , 14 (3), 182–194.
  6. Vila – Perelló, M., & Muir, TW (2010). Aplicações biológicas da emenda de proteínas. Cell , 143 (2), 191-200.
  7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B. & Wang, X. (2015). Mecanismo de emenda alternativa e sua aplicação no diagnóstico e tratamento da leucemia. Jornal Chinês de Medicina Laboratorial , 38 (11), 730-732.

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