O nosso material genético é codificado em ADN (ácido desoxirribonucleico). O DNA é famoso. Mas você também já deve ter ouvido falar de RNA (ácido ribonucleico). Então, o que é RNA, e para que é bom?

Muito mesmo. Na verdade, é possível que no início da vida tenha usado RNA como material genético e também usado RNAs dobrados como ferramentas químicas para sobreviver. Isto é chamado a hipótese do mundo do RNA.

RNA é similar ao DNA de muitas maneiras. É uma longa cadeia de açúcares ligados entre si por grupos de fosfato. Há uma base cíclica ligada a cada açúcar e as bases podem se emparelhar com parceiros correspondentes para fazer uma dupla hélice.

Esta assemelha-se ao DNA mas a hélice é um pouco contorcida e frequentemente os RNA são dobrados em estruturas complexas estabilizadas por hélices curtas intercaladas com laços longos de um fio.

A diferença realmente importante é que o RNA tem um átomo de oxigênio extra. Isto torna o RNA menos estável que o DNA.

Você pode pensar que ser instável é uma coisa ruim, mas há vantagens. Organismos que precisam mudar rapidamente tendem a usar o RNA como seu material genético. Vírus, como influenza e HIV, escolhem o RNA ao invés da alternativa mais estável do DNA para que eles possam mudar e manter um passo à frente do sistema imunológico de seus hospedeiros.

Muitos fatores contribuem para as altas taxas de mutação dos vírus RNA, incluindo a instabilidade do RNA e a fraca atividade de leitura nas enzimas que replicam o RNA.

Serviço de mensageiro

Além de servir como material genético, o RNA tem outra função crítica em praticamente todos os organismos: age como um mensageiro; um intermediário de curta duração comunicando a informação contida em nossos genes para o resto da célula.

Muitos genes precisam ser ligados em rajadas. Pense em um fã de futebol gritando em um ponto chave em um jogo – não queremos que a mensagem dure para sempre.

Os genes duram uma vida inteira, então como fornecemos mensagens de curta duração?

Fazemos cópias de RNA dos nossos genes de ADN. As mensagens, ou mRNAs, refletem a seqüência de bases em nosso DNA e viajam para fora do núcleo (onde nosso DNA é armazenado) para o citoplasma onde são traduzidas em proteínas. As proteínas passam a fazer trabalhos na célula e os mRNAs instáveis simplesmente se decompõem ou são degradados.

Então o RNA pode agir como um mensageiro no processo de garantir que os genes sejam traduzidos em proteínas – as ferramentas da célula, coisas como a hemoglobina para transportar oxigênio ao redor do corpo.

Mas como ocorre esta misteriosa tradução? Será que ela depende de ferramentas químicas como as proteínas?

Certamente que sim, mas parece que as proteínas não são os actores chave. É um fato notável que os jogadores realmente importantes em desencadear as reações químicas para produzir cadeias de proteínas a partir do código mRNA não são outras proteínas, mas especialmente moléculas dobradas de RNA – enzimas de RNA ou ribozymes.

A máquina para ler uma proteína de um RNA mensageiro está contida em uma enzima complexa de RNA e as partes funcionais são moléculas de RNA chamadas RNAs ribosomal ou rRNAs.

Securing information

Como o RNA pode desencadear reações químicas mas o DNA não parece? É em parte o oxigênio extra e em parte a habilidade especial que o RNA tem de dobrar em formas complexas para formar ferramentas que podem fazer coisas, enquanto a dupla hélice é regular e estável. A dupla hélice de ADN retém a informação de forma segura, mas não faz muito mais.

Em 1989 Sidney Altman e Thomas Cech compartilharam o Prêmio Nobel de Química por demonstrar que os RNAs poderiam catalisar reações químicas.

Você pode se perguntar como uma cadeia de açúcares e bases como o mRNA pode até mesmo servir como um modelo para formar uma cadeia de proteínas. A resposta é complicada, mas envolve alguns adaptadores inteligentes. Surpreendentemente, esses adaptadores também são feitos de RNA, eles são chamados de RNAs de transferência ou tRNAs. Eles usam as bases cíclicas deles para emparelhar às imagens de espelho deles/delas no mRNA e alinhar os aminoácidos certos para fazer a proteína, enquanto o rRNA desencadeia a reação para fazer a junção.

A descoberta de que funções absolutamente essenciais como a codificação de informação, ter um mensageiro de curta duração para expressá-la, e convertê-la em um conjunto de ferramentas proteicas funcionais, todas envolvem RNA levou as pessoas a supor que o RNA era composto de RNA no início da vida.

No início o RNA possivelmente fez o lote. Mas então, gradualmente, o ADN passou a ser um material genético mais estável e as proteínas passaram a ser ferramentas químicas mais estáveis. E o RNA foi gradualmente esquecido por alguns pesquisadores, pelo menos até recentemente.

Futuro do RNA

Em 1998, os biólogos americanos Andy Fire e Craig Mello descobriram a inibição do RNA – como o RNA pode desligar os genes.

Sabemos agora que uma nova classe de pequenos RNAs inibidores (siRNAs que têm cerca de 20 resíduos), afinam a saída de RNAs mensageiros. Como mencionado RNA pode formar filamentos duplos – isto permite que os siRNAs liguem RNAs mensageiros e interfiram com sua função.

Estes RNAs interferentes são essencialmente inibidores “digitais” que são a base para imagens de espelho base do RNA do mensageiro. Portanto, é possível fazer inibidores artificiais agora. Assim nasceu uma nova indústria à medida que pesquisadores se esforçam para desligar genes para fins experimentais e pesquisadores médicos investigam se isso pode ser usado para terapias, como desligar vírus ou outros genes nocivos.

Há também outra descoberta interessante – pesquisadores descobriram que embora apenas uma pequena parte do nosso genoma codifique proteína, cerca de 2%, uma proporção muito maior ainda é copiada para o RNA.

A função de muitos destes longos RNAs não codificadores de proteínas, chamados lncRNAs, ainda está sendo investigada mas parece que alguns agem para catalisar reações químicas e que outros estão envolvidos em ligar ou desligar os genes, seja ligando RNAs mensageiros ou ligando diretamente aos genes de DNA que eles combinam.

Se o mundo começou com RNA então não é realmente surpreendente que ecos desse mundo de RNA permaneçam e que os RNAs ainda estejam envolvidos em processos chave de vida e sejam fundamentalmente importantes na regulação gênica.

Novas classes de moléculas de RNA continuarão a ser descobertas e parece provável que mais insights em biologia fundamental emergirão deste terreno fértil no futuro.