Biologia e Processamento de RNA

A biologia e o processamento de RNA são a área da biologia molecular que se ocupa de como o ácido ribonucleico é produzido, amadurecido, modificado, transportado, utilizado e degradado dentro da célula. Abrange os papéis clássicos do RNA como intermediário entre gene e proteína — RNA mensageiro, de transferência e ribossômico — e o mundo em expansão dos RNAs não codificadores regulatórios que controlam a expressão gênica por si mesmos.

Definition

A biologia e o processamento de RNA são o estudo da síntese, modificação pós-transcricional, função e renovação das moléculas de RNA da célula, incluindo os RNAs codificadores do aparato de tradução e os RNAs não codificadores que regulam a expressão gênica.

Scope

Esta área orienta o leitor sobre as principais classes de RNA e os eventos de processamento que as moldam: capeamento, splicing e poliadenilação do RNA mensageiro; o amadurecimento dos RNAs de transferência e ribossômicos; a montagem do ribossomo; e a biogênese e função dos RNAs não codificadores regulatórios. Ela enquadra estes tópicos como um conjunto conectado de temas educacionais dentro da biologia molecular, em vez de como orientação clínica.

Sub-topics

• mRNA Processing and Maturation
• Non-Coding RNA and Regulatory Functions
• Ribosomal RNA and Ribosome Biogenesis
• RNA Splicing and Alternative Splicing
• Transfer RNA and Aminoacyl-tRNA Synthetases

Core questions

• Como um transcrito primário é convertido em um RNA funcional e maduro?
• Como as diferentes classes de RNA — mRNA, tRNA, rRNA e RNA não codificador — contribuem para a expressão gênica?
• Como os passos de processamento de RNA são coordenados, regulados e revisados?
• Como a atividade catalítica do RNA (ribozima) remodela a visão do RNA como mais do que um mensageiro passivo?

Key concepts

• Processamento pós-transcricional
• RNA mensageiro, de transferência e ribossômico
• RNA não codificador e regulatório
• Ribozima (RNA catalítico)
• Complexos RNA-proteína (ribonucleoproteínas)
• Maturação e renovação do RNA

Key theories

Mundo do RNA / RNA catalítico

A descoberta de que o RNA pode atuar como um catalisador (uma ribozima), exemplificada pelo íntron auto-splicing de Tetrahymena, estabeleceu que o RNA realiza química, bem como informação, apoiando a ideia de que o RNA precedeu a proteína e o DNA na biologia primitiva.

Mechanisms

As RNA polimerases geram transcritos primários que raramente são funcionais como são produzidos. Os RNAs mensageiros são capeados, submetidos a splicing e poliadenilados; os RNAs de transferência e ribossômicos são clivados, aparados, quimicamente modificados e dobrados; e as subunidades ribossômicas são montadas com seus núcleos de RNA. Muitos desses passos são realizados ou assistidos por máquinas de RNA-proteína, e alguns pela própria catálise de RNA, como o íntron auto-splicing demonstrou pela primeira vez. Além do aparato de tradução, uma grande fração do genoma produz RNAs não codificadores que guiam, servem de andaime ou silenciam outras moléculas, tornando o RNA tanto o substrato quanto o agente de regulação.

Clinical relevance

Como o processamento de RNA está na base de quase toda a expressão gênica, as interrupções no splicing, na modificação de RNA ou na montagem do ribossomo estão associadas a uma série de doenças humanas, e o próprio RNA tornou-se uma plataforma para diagnósticos e terapias. Esta área descreve a biologia na qual tais aplicações se baseiam; é um pano de fundo educacional e não uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

A visão de meados do século XX do RNA como um simples mensageiro entre DNA e proteína foi constantemente complicada: genes divididos e splicing foram descobertos no final da década de 1970, RNA catalítico no início da década de 1980, e ondas de RNAs não codificadores regulatórios a partir da década de 1990. Cada descoberta ampliou o campo do processamento de transcritos codificadores para uma biologia mais ampla na qual o RNA é informação, máquina e regulador ao mesmo tempo.

Key figures

• Thomas Cech
• Sidney Altman
• Phillip Sharp
• Richard Roberts
• Joan Steitz

Seminal works

• kruger-1982
• cech-2014

Frequently asked questions

O RNA é apenas um mensageiro entre o DNA e a proteína?

Não. Embora o RNA mensageiro carregue informações codificadoras, a célula também depende dos RNAs de transferência e ribossômicos para a tradução e de muitos RNAs não codificadores que regulam a expressão gênica, e alguns RNAs são catalíticos.

Por que o RNA precisa ser processado?

Os transcritos primários são geralmente imaturos; o capeamento, o splicing, o aparamento e a modificação química os convertem em moléculas estáveis, corretamente dobradas e funcionais, e fornecem pontos de regulação.