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RNA

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O ÁCIDO RIBONUCLÉICO [RNA]

1. Apresentação

A ação do DNA como controlador da atividade e da arquitetura celular conta com a participação do RNA, molécula capaz de transcrever as informações contidas nas moléculas do DNA cromossômico e transferi-las para o citoplasma. Ao nível dos ribossomos, as informações trazidas pelo RNA serão decifradas e irão controlar a produção de proteínas específicas.

O RNA também é formado pela união de nucleotídeos. Esses nucleotídeos de RNA possuem um grupo fosfato, uma ribose e uma dessas 4 bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina e uracila.

As moléculas de RNA são formadas por um único filamento de nucleotídeos, que pode se dobrar sobre si mesmo mas que não se emparelha com outro filamento de RNA. Para o RNA, não são válidas as relações de Chargaff!

No núcleo, grande quantidade de RNA se concentra nos nucléolos, e menor quantidade junto dos filamentos de cromatina. No citoplasma, há moléculas de RNA dispersas pelo hialoplasma, e como componente estrutural dos ribossomos.

Há três tipos de RNA nas células:

a) RNA mensageiro (RNAm): é um único de RNA, que se forma tendo um filamento de DNA como molde e é complementar a ele. A formação do RNAm se chama transcrição, e é semelhante em muitos aspectos à replicação do DNA. O processo da transcrição é catalisado pela enzima RNA-polimerase. As pontes de hidrogênio que unem os dois filamentos complementares de uma molécula de DNA são rompidas, separando-se os filamentos. Sobre um dos filamentos dessa molécula de DNA, começam a se colocar filamentos complementares de RNA. Como os nucleotídeos de RNA não possuem timina sobre os nucleotídeos de adenina do DNA, colocam-se nucleotídeos de RNA com uracila. Os nucleotídeos de RNA são unidos, formando um filamento.

RNA
No final do processo, o filamento de nucleotídeos de RNA se desprende na forma de uma longa molécula de RNA-mensageiro. Os dois filamentos da molécula de DNA voltam a se unir.

b) RNA transportador (RNAt): também pode ser chamado RNA de transferência ou RNA solúvel. Suas moléculas também são formadas por um único filamento, mas com apenas de 80 a 100 nucleotídeos. Esse filamento único se dobra sobre si mesmo, assumindo o aspecto de “folhas de trevo”.

Todas as moléculas de RNAt conhecidas são muito semelhantes. Há pouco mais de 50 tipos de RNAt, cada um correspondente a uma seqüência de bases do RNA mensageiro.

As funções do RNA transportador são colocar cada aminoácido em sua posição correta sobre a molécula de RNA mensageiro, e estabelecer ligações peptídicas entre esses aminoácidos, durante a síntese de proteínas.

c) RNA ribossômico (RNAr): é formado a partir de regiões específicas de alguns cromossomos, chamadas regiões organizadoras de nucléolo. Trata- se do tipo de RNA encontrado em maior quantidade, nas células, e um dos componentes estruturais dos ribossomos, juntamente com proteínas.

Fonte: biomania.com.br

RNA

Ácido ribonucléico (RNA) é uma família onipresente de grandes moléculas biológicas que executam múltiplas funções vitais na codificação, decodificação, regulação e expressão de genes. Juntamente com o DNA, o RNA compreende os ácidos nucleicos, os quais, juntamente com as proteínas, constituem as três principais macromoléculas essenciais para todas as formas de vida conhecidas. Tal como o DNA, o RNA é montado como uma cadeia de nucleótidos, mas é geralmente de cadeia simples. Organismos celulares utilizam ARN mensageiro (ARNm) para transmitir informação genética (geralmente notado usando as letras G, A, U, C e para os nucleótidos guanina, adenina, citosina e uracilo), que dirige a síntese de proteínas específicas, ao passo que muitos vírus codificam sua genética informações usando um genoma RNA.

Algumas moléculas de RNA desempenham um papel ativo dentro das células, catalisando reações biológicas, controle de expressão gênica, ou sentir e comunicar as respostas aos sinais de celulares. Um destes processos ativos é a síntese de proteínas, em que uma função universal moléculas de mRNA dirigir a montagem de proteínas em ribossomas. Este processo utiliza moléculas de ARN de transferência (ARNt) para proporcionar aminoácidos para o ribossoma, onde RNA ribossomal (rRNA), ligações de aminoácidos juntos para formar proteínas.

Comparação com o DNA

A estrutura química do ARN é muito semelhante ao do ADN, mas difere em três vias principais:

Ao contrário de ADN de cadeia dupla, é uma molécula de RNA de cadeia simples, em muitas das suas funções biológicas e tem uma cadeia mais curta de nucleótidos. No entanto, o RNA pode, por emparelhamento de bases complementares, intracadeia formar hélices duplas, como no tRNA.

Embora o DNA contém desoxirribose, ribose contém RNA (em desoxirribose não houver um grupo hidroxilo ligado ao anel de pentose na posição 2 ‘). Estes grupos hidroxilo fazer RNA menos estável do que o ADN, porque é mais propenso a hidrólise.

A base complementar para adenina não é timina, como é no DNA, mas em vez de uracilo, que é uma forma não metilado de timina.

Como ADN, ARN biologicamente mais ativas, incluindo ARNm, ARNt, ARNr, snRNAs, e outros RNAs não-codificantes, contêm sequências de auto-complementares, que permitem as partes do ARN para dobrar e um par de si própria para formar hélices duplas. A análise destes RNAs revelou que eles são altamente estruturadas. Ao contrário de ADN, as suas estruturas não consistem de duplas hélices longas, mas, em vez de colecções de hélices curtas embaladas conjuntamente em estruturas semelhantes às proteínas. Desta forma, pode conseguir RNAs catálise química, assim como enzimas, por exemplo, a determinação da estrutura do ribossoma, uma enzima que catalisa a formação da ligação peptídica, revelou que o sítio ativo é composto inteiramente de RNA.

Estrutura

Cada nucleótido em ARN contém um açúcar ribose, com carbonos numerados de 1 ‘a 5’. A base está ligada à posição 1 ‘, em geral, a adenina (A), citosina (C), guanina (G) ou uracilo (U). Adenina e guanina são purinas, citosina e uracilo são pirimidinas. Um grupo fosfato está ligado a “posição de uma ribose e 5 ‘a 3 a posição da próxima. Os grupos de fosfato tem uma carga negativa a pH fisiológico cada, fazendo uma molécula de ARN carregada (polianião). As bases podem formar ligações de hidrogénio entre a citosina e guanina, entre adenina e uracilo e entre guanina e uracilo. No entanto, outras interacções são possíveis, tais como um grupo de bases de adenina de ligação uns com os outros em uma protuberância, ou o tetraloop GNRA que tem uma base de adenina, guanina-par.

Estrutura química de ARN

Uma característica estrutural importante do ARN que o distingue de DNA é a presença de um grupo hidroxilo na posição 2 ‘da ribose. A presença deste grupo funcional faz com que a hélice a adoptar a geometria de uma forma em vez da B-forma mais vulgarmente observadas no ADN . Isso resulta em um grande sulco profundo e estreito e uma ranhura superficial e menor largura. Uma segunda consequência da presença do grupo 2’-hidroxilo é que, nas regiões flexíveis da conformação de uma molécula de ARN (isto é, que não estão envolvidos na formação de uma dupla hélice), que pode atacar quimicamente a ligação fosfodiéster adjacente para clivar o backbone.

RNA
A estrutura secundária de um ARN de telomerase.

O RNA é transcrito com apenas quatro bases (adenina, citosina, guanina e uracilo), mas estas bases e açúcares anexas pode ser modificado de várias maneiras como os ARN maduros. Pseudouridina, em que a ligação entre o uracilo e ribose é alterado a partir de uma ligação C-N de uma ligação C-C, e ribothymidine (T) são encontrados em vários locais (os mais notáveis sendo no circuito TC de ARNt ). Outra base modificada hipoxantina é notável, uma base de adenina cuja desaminado nucleósido é chamado de inosina (I). Inosina desempenha um papel chave na hipótese de oscilação do código genético.

Existem mais de 100 outros nucleósidos modificados que ocorrem naturalmente. A maior diversidade estrutural de modificações pode ser encontrada em ARNt, enquanto pseudouridina nucleósidos e com 2′-O-methylribose frequentemente presente em rRNA são os mais comuns. As funções específicas de muitas destas modificações no ARN que não são completamente compreendidos. No entanto, é notável que, no RNA ribossomal, muitas das modificações pós-transcricional ocorre em regiões altamente funcionais, tais como o centro de peptidil transferase e a interface de subunidades, o que implica que são importantes para a função normal.

A forma funcional de moléculas de RNA de fita simples, como proteínas, muitas vezes requer uma estrutura terciária específica. O andaime para esta estrutura é fornecida por elementos estruturais secundários, que são ligações de hidrogénio dentro da molécula. Isto conduz a várias “domínios” reconhecíveis de estrutura secundária, como laçadas fechadas, as protuberâncias, e circuitos internos. Uma vez que o ARN é carregada, os iões metálicos, tais como Mg2 + são necessárias para estabilizar muitas estruturas secundárias e terciárias.

Síntese

Síntese de ARN é normalmente catalisada por uma enzima polimerase de ARN -ADN utilizando como molde, um processo conhecido por transcrição . Iniciação da transcrição inicia-se com a ligação da enzima a um promotor na sequência de ADN (geralmente encontrado “a montante” de um gene). O ADN de hélice dupla é desenrolada pela helicase da atividade da enzima. O enzima, em seguida, progride ao longo da cadeia molde, em posição 3 ‘para 5’, a síntese de uma molécula de RNA complementar com alongamento que ocorre na direcção 5 ‘para 3’. A sequência de ADN também determina onde a terminação da síntese de ARN irá ocorrer.

RNAs são frequentemente modificados por enzimas após a transcrição. Por exemplo, um poli (A) da cauda e uma tampa 5 ‘ são adicionados eucariótica pré-mRNA e introns são removidos pelo spliceossomo.

Há também um número de polimerases de ARN dependente de ARN que utilizam ARN como molde para a síntese de uma nova cadeia de ARN. Por exemplo, um certo número de vírus de ARN (por exemplo, poliovírus) usar este tipo de enzima para replicar o seu material genético.Além disso, RNA polimerase dependente de RNA é parte da interferência do RNA via em muitos organismos.

Tipos de RNA
Visão geral

RNA
Estrutura de uma ribozima cabeça de martelo , uma ribozima que corta o ARN

O ARN mensageiro (ARNm) é o RNA que transporta informação do DNA para o ribossoma , os locais da síntese de proteína ( tradução ) na célula. A sequência de codificação do ARNm determina o aminoácido na sequência da proteína que é produzida. [ 22 ] Muitos RNAs não codificam proteínas no entanto (cerca de 97% da produção de transcrição é não-codificadores de proteínas em eucariotas.

Estes chamados RNAs não-codificantes (“ncRNA”) pode ser codificado pelos seus próprios genes (genes de ARN), mas também pode derivar a partir de ARNm de intrões. Os exemplos mais proeminentes de RNAs não-codificantes são RNA de transferência (tRNA ) e o RNA ribossomal (rRNA), os quais estão envolvidos no processo de tradução. Há também RNAs não-codificantes envolvidas na regulação de genes, processamento de RNA e outras funções. Certos RNAs são capazes de catalisar reacções químicas, tais como o corte e ligação de outras moléculas de ARN, e a catálise da ligação peptídica em formação do ribossoma ; estes são conhecidos como ribozimas.

Na tradução

O ARN mensageiro (ARNm) transporta informação sobre a sequência da proteína para os ribossomas , as fábricas de síntese de proteínas na célula. Ele é codificada de modo que cada três nucleótidos (um codão) correspondem a um aminoácido. Em eucariotas células, uma vez ARNm precursor (pre-mRNA) foi transcrito a partir de ADN, que é processado para mRNA maduro. Isto remove os seus intrões secções não-codificantes do pré-mRNA. O mRNA é depois exportados a partir do núcleo para o citoplasma, onde é ligada a ribossomas e traduzida na sua forma de proteína correspondente com a ajuda de ARNt . Em células procarióticas, que não têm núcleo e compartimentos do citoplasma, o ARNm pode se ligar a ribossomas enquanto está a ser transcrito a partir do DNA. Após um determinado período de tempo, a mensagem de degrada-se em seus nucleótidos componentes com o auxílio de ribonucleases.

RNA de transferência (tRNA) é uma cadeia de RNA pequeno de cerca de 80 nucleótidos , que transfere um aminoácido específico para um crescimento polipeptídico de cadeia no local ribossómico de síntese de proteínas durante a tradução. Tem sítios para ligação de aminoácido e um anticodão região de codão de reconhecimento que se liga a uma sequência específica para a cadeia de RNA mensageiro e por ligações de hidrogênio.

RNA ribossomal (rRNA) é o componente catalítico dos ribossomas. Ribossomos eucarióticos contêm quatro moléculas diferentes: rRNA 18S, 5.8S, 28S e 5S rRNA. Três das moléculas de rRNA são sintetizadas no nucléolo , e um é sintetizado em outro lugar. No citoplasma, o RNA ribossomal e proteínas combinam-se para formar uma nucleoproteína chamado um ribossoma. A liga-se ao ribossoma de ARNm e realiza a síntese de proteínas. Vários ribossomas podem ser ligados a um único ARNm, a qualquer momento. Quase todos os ARN encontrado em uma célula eucariótica é típico de rRNA.

RNA de transferência-messenger (tmRNA) é encontrado em muitas bactérias e plastídios . Ele etiquetas proteínas codificadas por mRNAs que não possuem codões de paragem e impede a degradação do ribossoma de estagnação.

RNAs reguladores

Vários tipos de RNA podem regular negativamente a expressão do gene por ser complementar a uma parte de um ARNm ou ADN de um gene. MicroRNAs (miRNA; 21-22 nt ) são encontrados em eucariontes e agem através de interferência de RNA (RNAi), onde um complexo de efector de miRNA e enzimas podem decompor mRNA complementar, bloquear o mRNA de ser traduzido, ou acelerar a sua degradação.

Embora pequenos RNAs interferentes (siRNA; 20-25 nt) são muitas vezes produzidos pela quebra do RNA viral, também são fontes endógenas de siRNAs. siRNAs ato através da interferência de ARN de um modo semelhante ao miRNAs. Alguns miRNAs e siRNAs podem causar genes que têm como alvo a ser metilado , assim, diminuindo ou aumentando a transcrição dos genes. Os animais têm RNAs Piwi-interativas (piRNA; 29-30 nt) que estão ativos em células germinativas células e são pensados para ser uma defesa contra transposons e desempenhar um papel na gametogênese.

Muitos procariontes têm CRISPR RNAs, um sistema regulatório semelhantes ao RNA de interferência. antisense RNAs são generalizadas, a maioria downregulate um gene, mas alguns são ativadores de transcrição. Uma forma de RNA antisense pode atuar é através da ligação a um mRNA , formando RNA de fita dupla, que é enzimaticamente degradada. Há muitos RNAs não-codificadores longos que regulam genes em eucariotos, um desses RNA é Xist , que reveste um cromossomo X em mamíferos do sexo feminino e desativa -lo.

O mRNA pode conter elementos reguladores em si, tais como riboswitches , na região 5 ‘não-traduzida ou na região 3 ‘não traduzida ; estes elementos cis-reguladores . regular a atividade desse ARNm As regiões não traduzidas podem também conter outros elementos que regulam genes.

No processamento de RNA

RNA
Uridina a pseudouridina é uma modificação de ARN comum.

Muitos RNAs estão envolvidos na modificação de outros RNAs. Intrões são unidas de pré-ARNm por spliceosomes , que contêm vários pequenos RNAs nucleares (snRNA), ou os intrões podem ser as ribozimas que são unidas por si mesmos. RNA pode ainda ser alterada por ter os seus nucleótidos modificados para outros nucleótidos que um , C , G e L . Em eucariotos, modificações de nucleotídeos de RNA são, em geral, dirigido por pequenos RNAs nucleolares (snoRNA; 60-300 nt), encontrado nas nucléolo e corpos de Cajal . snoRNAs associar com enzimas e guiá-los para um local em um ARN por emparelhamento de bases para que o RNA. Estas enzimas, em seguida, executar a modificação de nucleotídeos. rRNAs e tRNAs são extensivamente modificado, mas snRNAs e mRNAs também podem ser alvo de modificação de base. ARN também pode ser metilado.

Genoma de RNA

Tal como o DNA, o RNA pode transportar informação genética. vírus de ARN possuem genomas compostas de RNA que codifica uma série de proteínas. O genoma do vírus é replicado por algumas dessas proteínas, enquanto que outras proteínas que protegem o genoma da partícula do vírus se move para uma nova célula hospedeira. Viróides um outro grupo de agentes patogénicos, mas consistem apenas de ARN, não codificam nenhuma proteína e são replicados pela polimerase da célula da planta hospedeira.

Na transcrição reversa

Transcrição inversa vírus replicar seus genomas por transcrição inversa a partir de suas cópias de DNA de RNA,. essas cópias de ADN são então transcrito para RNA novo Retrotransposons também se espalhar através da cópia do DNA e RNA a partir de um outro, e da telomerase contém um ARN que é usado como molde para a construção das extremidades dos cromossomos eucariontes.

RNA de cadeia dupla

ARN de cadeia dupla (dsRNA) é ARN com duas cadeias complementares, semelhantes ao ADN encontrada em todas as células. dsRNA forma o material genético de alguns vírus ( vírus de ARN de cadeia dupla ). Double-stranded RNA, tais como RNA viral ou siRNA pode provocar a interferência de RNA em eucariotas , assim como o interferão de resposta em animais vertebrados.

Descobertas-chave na biologia do RNA

Mais informações: História da RNA biologia

RNA
Robert W. Holley, à esquerda, posa com sua equipe de pesquisa.

Pesquisa sobre RNA levou a muitas descobertas biológicas importantes e numerosos prêmios Nobel. ácidos nucléicos foram descobertos em 1868 por Friedrich Miescher , que chamou o material de “nucleína”, uma vez que foi encontrado no núcleo . Mais tarde, foi descoberto que as células procariotas , que não têm um núcleo, conter também ácidos nucleicos. O papel do RNA na síntese de proteínas foi suspeitado já em 1939. Severo Ochoa ganhou a 1959 Nobel de Medicina (compartilhado com Arthur Kornberg ) após descobriu uma enzima que pode sintetizar o RNA no laboratório. No entanto, o enzima descoberto por Ochoa ( fosforilase de polinucleótido ), foi mais tarde demonstrado ser responsável pela degradação de ARN, e não a síntese de RNA.

A seqüência de 77 nucleotídeos de um tRNA de levedura foi encontrada por Robert W. Holley , em 1965, Holley vencedor de 1968 do Prêmio Nobel de Medicina (compartilhado com Har Gobind Khorana e Marshall Nirenberg). Em 1967, Carl Woese hipótese de que o RNA pode ser catalítico e sugeriu que as primeiras formas de vida (moléculas auto-replicantes) poderia ter contado com RNA tanto para transportar informação genética e de catalisar reações bioquímicas, um mundo de RNA.

Durante o início da década de 1970 os retrovírus e de transcriptase reversa foram descobertos, mostrando pela primeira vez que as enzimas podem copiar RNA em DNA (o oposto da via normal para a transmissão de informação genética). Para este trabalho, David Baltimore , Renato Dulbecco e Howard Temin foi agraciada com o Prêmio Nobel em 1975. Em 1976, Walter Fiers e sua equipe determinada a primeira sequência de nucleótidos completa de um genoma de vírus de ARN, a de bacteriófago MS2.

Em 1977, os intrões e de splicing de RNA foram descobertos em ambos os vírus de mamíferos e de genes celulares, resultando numa Nobel 1993 a Philip afiada e Richard Roberts . Moléculas de RNA catalíticas ( ribozimas ) foram descobertos na década de 1980, levando a um prêmio Nobel 1989 de Thomas Cech e Sidney Altman . Em 1990, ela foi encontrada em Petunia que introduziram genes pode silenciar genes semelhantes de próprio da usina, agora conhecido por ser um resultado da interferência de RNA.

Mais ou menos ao mesmo tempo, os RNAs de 22 nt de comprimento, agora chamado microRNAs , foram encontrados a ter um papel no desenvolvimento de C. elegans. Estudos sobre a interferência do RNA recolhido um Prêmio Nobel por Andrew Fire e Craig Mello , em 2006, e um outro Nobel foi concedido para os estudos sobre a transcrição do RNA para Roger Kornberg no mesmo ano. A descoberta dos RNAs reguladores de genes conduziu a tentativas para desenvolver medicamentos feitos de RNA, tais como siRNA , para silenciar genes.

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Fonte: en.wikipedia.org

RNA

Definição de gene: um conceito indefinido

Gene: unidade de transcrição, que consiste de um segmento de DNA que se estende do sítio de início de transcrição ao sítio de término de transcrição. O promotor deveria ser incluído? Nem todos os genes codificam proteínas. Muitos genes têm RNA como produto final.

Organismos simples como bactérias têm cerca de 500 genes Humanos: cerca de 25.000 genes Sítios de início de transcrição alternativos, splicing alternativo, poliadenilação alterantiva e edição de mRNAs aumentam muito o número de diferentes proteínas originadas desses genes.Ácido Ribonucleico

• Para que os genes se expressem, eles devem ser transcritos em moléculas de RNA
• O RNA é uma réplica (com poucas diferenças) da fita de DNA complementar à fita que serve de molde
• O processo de síntese de RNA é denominado TRANSCRIÇÃOdo DNA
• A escolha dos genes a serem transcritos e como são transcritos e processados é o que determina todo o processo vital

ESTRUTURA DO RNA

• Fita única de Ácido Ribonucleico
• As unidades monoméricas são constituídas de:
• Uma base: Adenina, Citosina, Guanina e URACILA
• Um açúcar: RIBOSE
• Um grupo fosfato

RNA

RNA

RNA

RNA-POLIMERASES: POLIMERIZAÇÃO: 5’- 3’

• Para a atividade de síntese de RNA:
– Precisam de uma região promotora no DNA
– Requerem uma fita de DNA molde
– Precisam de rNTPs
– Não requerem “primer”
– Não têm atividade de exonuclease ( não fazem “proofreading”)

RNA polimerase começa a síntese de um RNA a partir de nucleotídeos livres do meio.
Não precisa de “primer”

RNA

RNA Polimerase de procarioto requer o fator sigma para começar a transcrição

RNA

RNA

RNA

Múltiplos RNAs sendo transcritos em um gene de bactéria

RNA

Em eucariotos três tipos de RNA-polimerases

• RNA – Polimerase I: rRNA (ribossômico)
• RNA – Polimerase II: mRNA (mensageiro)
• RNA – Polimerase III: tRNA e outros RNAs pequenos (transferência)

RNA polimerase II – RNA mensageiro

RNA

• Os pré-mRNA de eucariotos podem ter desde algumas centenas até centenas de milhares de nucleotídeos.
• Os mRNA maduros variam entre algumas dezenas de nucleotídeos até pouco mais de 10.000 nucleotídeos.
• Os RNAs são moléculas pequenas, comparados ao DNA

PROMOTOR essencial (core promoter)
• Mínimo necessário para a montagem do complexo de pré-iniciação (PIC) e à transcrição basal

RNA

Fonte: www.i2bio.org

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