RNA Não Codificante e Funções Reguladoras

Uma grande fração do genoma é transcrita em RNAs que nunca são traduzidos em proteínas. Esses RNAs não codificantes — desde pequenos microRNAs e pequenos RNAs de interferência até longos RNAs não codificantes — atuam diretamente como reguladores, guiando o silenciamento de mensagens, moldando a cromatina e servindo de arcabouço para complexos moleculares. Sua descoberta reformulou o RNA como um agente de regulação gênica, e não meramente um intermediário.

Definition

RNAs não codificantes são moléculas de RNA que não são traduzidas em proteínas, mas que, em vez disso, desempenham funções estruturais, catalíticas ou — centralmente aqui — reguladoras, incluindo pequenos RNAs que direcionam o silenciamento gênico sequência-específico e longos RNAs não codificantes que regulam a transcrição e a cromatina.

Scope

Este tópico abrange as principais classes de RNA não codificante regulador, as vias de interferência de RNA e microRNA através das quais pequenos RNAs silenciam a expressão gênica, e os diversos papéis dos longos RNAs não codificantes. Ele trata esses mecanismos como mecanismos reguladores dentro da biologia do RNA e tem caráter educacional-referencial, não sendo uma orientação clínica.

Core questions

• Quais classes de RNA não codificante regulam a expressão gênica e como elas diferem?
• Como os pequenos RNAs alcançam o silenciamento sequência-específico através da interferência de RNA e da via do microRNA?
• Como os longos RNAs não codificantes influenciam a transcrição, a cromatina e os complexos moleculares?
• Como a descoberta dos RNAs reguladores mudou a visão do genoma?

Key concepts

• MicroRNA (miRNA)
• Pequeno RNA de interferência (siRNA)
• Interferência de RNA e o complexo silenciador
• Longos RNAs não codificantes (lncRNA)
• Silenciamento gênico sequência-específico
• RNA como arcabouço e guia
• RNA endógeno competidor / sequestro de microRNA

Key theories

Interferência de RNA

O RNA de fita dupla é processado em pequenos guias que direcionam o silenciamento sequência-específico de transcritos complementares; a identificação da ribonuclease que inicia esse processamento ajudou a definir uma via de silenciamento de pequenos RNAs conservada, compartilhada por microRNAs e pequenos RNAs de interferência.

Mechanisms

Pequenos RNAs reguladores são gerados quando precursores mais longos de fita dupla ou em grampo são clivados por ribonucleases em pequenos duplexes; uma fita é carregada em um complexo efetor que usa o pareamento de bases para reconhecer mRNAs-alvo complementares e direcionar sua clivagem ou repressão translacional. Essa lógica de interferência de RNA é compartilhada por pequenos RNAs de interferência e microRNAs, sendo estes últimos codificados no genoma para ajustar a expressão de muitos genes-alvo. Longos RNAs não codificantes atuam por meio de uma gama mais ampla de mecanismos — dobrando-se em estruturas que recrutam modificadores de cromatina, guiando proteínas para locais genômicos específicos ou servindo como arcabouços e iscas — de modo que o RNA participa diretamente da regulação da transcrição e da organização do genoma. Juntos, esses RNAs mostram que grande parte da produção regulatória do genoma é RNA e não proteína.

Clinical relevance

RNAs não codificantes são estudados como biomarcadores e como alvos ou agentes terapêuticos, e a via de interferência de RNA é a base de uma classe de medicamentos silenciadores de genes. Esta entrada descreve essa biologia como pano de fundo educacional e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

A descoberta de pequenos RNAs reguladores em vermes e a demonstração de que o RNA de fita dupla desencadeia um potente silenciamento sequência-específico (interferência de RNA) abriram um campo que cresceu para abranger microRNAs, pequenos RNAs de interferência e um vasto repertório de longos RNAs não codificantes. Nas décadas seguintes, essa 'revolução do RNA não codificante' derrubou a suposição de que a regulação é realizada principalmente por proteínas.

Debates

Quão difundido e funcional é o sequestro de microRNA por outros RNAs?

Alguns longos RNAs não codificantes e RNAs circulares são propostos para atuar como RNAs endógenos competidores que sequestram microRNAs, mas a significância fisiológica desse efeito 'esponja' em níveis de expressão endógenos permanece em debate.

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun
• Andrew Fire
• Craig Mello
• Gregory Hannon

Seminal works

• bernstein-2001
• carthew-2009
• cech-2014

Frequently asked questions

Se os RNAs não codificantes não são traduzidos, o que eles fazem?

Eles atuam como reguladores e moléculas estruturais ou catalíticas — por exemplo, pequenos RNAs silenciam mensagens específicas através da interferência de RNA, e longos RNAs não codificantes ajudam a controlar a transcrição e a cromatina.

Qual a diferença entre um microRNA e um pequeno RNA de interferência?

Ambos são RNAs curtos que guiam o silenciamento através da mesma maquinaria central; microRNAs são codificados no genoma para regular muitos genes endógenos, enquanto pequenos RNAs de interferência tipicamente surgem de RNAs de fita dupla mais longos e silenciam alvos altamente complementares.