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RNA simplesmente explicado

O RNA ou ácido ribonucleico consiste em uma cadeia de muitos nucleotídeos. Eles são criados com base nas informações do DNA. Os nucleotídeos de um RNA consistem em um resíduo de fosfato, uma molécula de açúcar e uma base orgânica. As bases podem ser citosina, guanina, adenina e uracila.

Existem diferentes tipos de RNA. A maioria deles desempenha um papel importante na biossíntese de proteínas:

  • mRNA serve como um transportador de informações e contém o modelo para as proteínas que são produzidas durante a biossíntese de proteínas.
  • tRNA transporta aminoácidos para os ribossomos.
  • rRNA compõe a maioria dos próprios ribossomos.

Além disso, existem muitos outros tipos de RNAs, cada um com sua função. Em contraste com o DNA de fita dupla, que contém toda a informação genética, o RNA geralmente consiste em apenas uma fita.

Definição de RNA

O RNA é uma fita simples composta de nucleotídeos em cada célula de um ser vivo Os ácidos ribonucleicos são informações importantes e carreadores funcionais de uma célula. Formas importantes são o mRNA, o tRNA e o rRNA.

estrutura de RNA

O RNA consiste em muitos nucleotídeos ligados entre si. Estes formam uma chamada fita simples.

componentes

Um único nucleotídeo consiste em um resíduo de fosfato, uma molécula de açúcar (ribose) e uma base orgânica.

A Ribose

O açúcar que você encontra em um RNA é a ribose . É um açúcar quíntuplo (pentose). Isso significa que consiste em cinco átomos de carbono. Esses átomos estão dispostos em um pentágono.

Fosfatrest

Outro componente importante é o resíduo de fosfato . Esses resíduos de fosfato são formados a partir do ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) quando este libera prótons de hidrogênio H + . Isso é possível em um ambiente aquoso como em uma célula.

Base de RNA

Você pode encontrar quatro bases orgânicas diferentes, ou seja, carbonáceas, no RNA. Essas bases são adenina, citosina, guanina e uracila. Eles consistem em átomos de carbono (C) dispostos em anéis. Há também átomos de nitrogênio (N) nesses anéis.

Você pode atribuir as quatro bases a dois grupos diferentes de substâncias: as purinas e as pirimidinas . As purinas consistem em dois desses anéis de carbono. As bases adenina e guanina possuem essa estrutura. As pirimidinas, por outro lado, consistem em apenas um anel de carbono. Este grupo de substâncias inclui as bases citosina e uracila.

ligações

Para que os blocos de construção do RNA se unam, diferentes ligações são formadas entre eles.

Existe uma chamada ligação N-glicosídica entre uma base e uma molécula de ribose . Por isso você pode entender uma ligação entre o 1º átomo de carbono da ribose (C1) e o grupo amino (-NH-) da base. O complexo desses dois blocos de construção também é chamado de nucleosídeo .

Outra ligação é entre a ribose e um resíduo de fosfato. Isso cria uma ligação éster entre um átomo de carbono (C) da ribose e um átomo de oxigênio (O) do resíduo de fosfato. Um nucleosídeo e um resíduo de fosfato juntos formam um nucleotídeo.

Muitos desses nucleotídeos estão ligados e formam uma longa fita. Essa cadeia de nucleotídeos também pode ser chamada de ácido nucleico . Como o RNA contém o açúcar ribose , esse ácido nucléico também é chamado de ácido ribonucléico .
Para que tal fita se forme, uma ligação se forma entre dois nucleotídeos. Esta é também uma ligação éster que se forma entre o resíduo de fosfato de um nucleotídeo e a ribose do outro nucleotídeo.

Dentro deste ácido ribonucleico existem direções que são essenciais para a função do RNA. Essas direções resultam da posição do resíduo de fosfato no átomo de carbono da ribose. O resíduo de fosfato está sempre no quinto átomo de carbono da ribose. Portanto, esta direção do RNA é a direção 5′ (leia-se: 5 traço) com a extremidade 5′. No lado oposto está a direção 3′ com a extremidade 3′, porque há um grupo hidroxila (grupo OH) no terceiro átomo de carbono da ribose.

Diferença DNA RNA

O RNA é muito semelhante em estrutura ao DNA. No entanto, você deve se lembrar de algumas diferenças estruturais . O DNA tem o açúcar desoxirribose, mas o RNA tem ribose. Ambos os ácidos nucleicos têm as bases adenina, citosina e guanina. A timina é a quarta base do DNA e a uracila é a base do RNA . Além disso, o DNA é de fita dupla e o RNA é de fita simples .

Se você quiser saber mais sobre as semelhanças e diferenças entre RNA e DNA, dê uma olhada em nosso artigo  sobre isso.

espécies de RNA

Existem muitos tipos diferentes de ácidos ribonucleicos em uma célula. Abaixo apresentamos alguns tipos importantes.

Você pode dividir os RNAs em RNAs codificantes (cRNA) e não codificantes (ncRNA). O mRNA representa uma codificação, ou seja, um RNA codificador, uma vez que contém o modelo para as proteínas. Todos os outros RNAs são RNAs não codificantes. Estes não codificam proteínas.

mRNA

O mRNA (engl. RNA mensageiro = RNA mensageiro) é uma fita longa e única e contém as informações para o projeto de uma proteína. Portanto , codifica uma proteína.

Como a produção de proteínas não pode ocorrer diretamente no DNA (pode ser danificado, por exemplo), a seção necessária do DNA é traduzida em um mRNA . Com essa informação, as proteínas agora são produzidas durante a biossíntese de proteínas .

Quer saber mais sobre mRNA? Então confira nosso post sobre isso!

Quando o mRNA não é mais necessário, sua função é interrompida. Para fazer isso, vários outros ácidos ribonucleicos, como o siRNA, se ligam à fita simples. Esse processo também é chamado de interferência de RNA   . O mRNA é desligado ou degradado de forma direcionada.

A degradação do mRNA também pode ser induzida artificialmente. Para isso, forma-se uma fita complementar, ou seja, oposta, que é introduzida na célula e se liga ao mRNA. Essa fita complementar também é conhecida como RNA antisense (aRNA para abreviar). Este mRNA agora de fita dupla não pode mais ser lido e, portanto, não é mais usado para a produção de proteínas.

tRNA

Um tRNA ( transport RNA ) também tem uma função muito importante na produção de proteínas. Este ácido ribonucleico tem a forma especial de uma folha de trevo e carrega consigo um aminoácido . Durante a biossíntese de proteínas, os tRNAs são atribuídos a um tripleto de bases do mRNA. Os tRNAs atribuídos liberam seus aminoácidos, que se combinam para formar uma longa cadeia de aminoácidos. Uma proteína é finalmente formada a partir desta cadeia.

rRNA

O rRNA ( RNA ribossômico ) consiste em fitas de nucleotídeos de diferentes comprimentos, que representam o bloco de construção básico dos ribossomos . O comprimento de um rRNA é dado em Svedberg (S). Tais RNAs são, por exemplo, o rRNA 5S, 28S e 16S. Estes estão ligados a proteínas de ligação ao RNA e formam complexos que representam as subunidades de um ribossomo.

Em nosso artigo sobre rRNA  , explicamos esse RNA com mais detalhes.

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RNA pequeno

Existem muitos outros tipos de RNA que são menos conhecidos. Um grupo importante é o pequeno RNA ( pequeno RNA) ou sRNA . Como o nome sugere, eles geralmente são significativamente mais curtos do que os RNAs mencionados acima.

snRNA (pequeno RNA nuclear) consiste em até 300 nucleotídeos. Está envolvido no splicing do mRNA. Durante o processo, sequências de bases sem importância são removidas do mRNA.

Outro RNA é o siRNA (pequeno RNA interferente). É muito curto e consiste apenas de 20 a 30 nucleotídeos. Como o nome sugere, o siRNA está envolvido na interferência do RNA.

miRNA (micro RNA) também é um RNA muito curto de não mais de 30 nucleotídeos. O miRNA está localizado nos íntrons do mRNA, portanto é apenas uma sequência de bases dentro do mRNA. O miRNA pode suprimir a transcrição de genes individuais.

Na tabela a seguir, fornecemos uma breve visão geral de alguns tipos de sRNAs.

Art der RNAconstruçãofunção
snRNA (pequeno RNA nuclear)de até 300 nucleotídeosestá envolvido no splicing do mRNA
siRNA (pequeno RNA interferente)de até 30 nucleotídeosestá envolvido na interferência de RNA
miRNA (microRNA)de até 30 nucleotídeos,
estão contidos nos íntrons do mRNA
suprime a transcrição de genes individuais

Síntese de RNA

Um ácido ribonucleico é formado a partir de DNA. Para cada RNA há uma seção específica de DNA que contém o projeto . Por exemplo, para criar um rRNA, a informação genética no DNA é copiada e levemente modificada. Essa produção também é chamada de síntese.

Primeiro, a enzima RNA polimerase se liga  ao DNA e o varre e lê. Ao fazer isso, ela procura a seção correta do DNA que contém as informações para o RNA ser formado. Chegando a esta seção, a polimerase divide o DNA em duas fitas simples. Uma das duas, a fita codogênica, contém o modelo relevante para o ácido ribonucleico. A polimerase lê mais essa fita codogênica e atribui o nucleotídeo complementar a cada base.

Todos os nucleotídeos atribuídos ligam-se uns aos outros e formam uma longa fita. Após o término da síntese, a polimerase se desprende do DNA e o RNA resultante também é removido. O DNA retoma sua forma de dupla hélice enrolada %Referência.

No entanto, a fita de nucleotídeo que é formada ainda é um pré-RNA na maioria dos tipos de RNA . Isso significa que ainda é imaturo e ainda precisa ser processado. Esse processo, no qual um RNA maduro é produzido a partir do pré-RNA, é chamado de processamento de RNA .

No entanto, existem diferentes tipos de RNA polimerase. Você pode distinguir a RNA polimerase I a IV. Cada um é responsável pela síntese de um RNA diferente. Você pode descobrir mais sobre as tarefas em nosso artigo sobre RNA polimerase.

Processamento de RNA

Durante o processamento do RNA, um pré-RNA é processado novamente e se torna um RNA maduro . rRNA e mRNA, por exemplo, passam por esse processamento.

O pré-rRNA é um pré-rRNA 45S longo . Certas seções são cortadas e vários rRNAs menores são criados.

O processamento do pré-mRNA ocorre em várias seções. Primeiro, o mRNA recebe moléculas, por exemplo, uma cauda poli-A em ambas as extremidades, que protegem contra a degradação . Durante a segunda fase, a ordem de algumas bases é alterada para criar maior diversidade de proteínas . Na última etapa, as peças intermediárias sem importância (= íntrons) são removidas.

Se você quiser saber mais sobre processamento de RNA, confira nosso post sobre transcrição .

Degradação de RNA

Quando um ácido ribonucleico não é mais necessário , ele é decomposto. Essa degradação só é possível porque os RNAs são muito instáveis ​​e podem ser facilmente quebrados. Isso é necessário porque um ácido ribonucleico diferente precisa ser formado a cada momento, porque uma forma diferente de RNA é constantemente necessária. (Exemplo de mRNA: se a proteína que representa o mRNA já foi formada com frequência, o corpo não precisa de nenhum reabastecimento por enquanto).

A enzima RNAse (ribonuclease) é responsável por essa quebra dos ácidos ribonucleicos . O comprimento da cauda poli A indica se o ácido ribonucleico precisa ser degradado. Porque mesmo essa cauda poli-A não é muito durável e se degradará com o tempo. Portanto, quanto mais tempo o RNA estiver na célula, mais curta será sua cauda poli.

A ribonuclease reconhece o comprimento da cauda poli A. Se cair abaixo de um determinado valor, a RNase começa a quebrar o RNA. Esta degradação é a hidrólise . Assim, o ácido ribonucleico reage com a água e, como resultado, é decomposto em condições fortemente ácidas ( pH baixo).

Esta degradação dos ácidos ribonucleicos ocorre nos chamados corpos de processamento (P-corpos para abreviar). Nesses corpos P existem muitas proteínas que estão envolvidas na quebra dos RNAs, como as RNAses.

Uso de RNA

Os RNAs já são amplamente utilizados na ciência e na medicina .

vacina de RNA

Um mRNA é geralmente usado como vacina. Como você já aprendeu, durante a tradução da biossíntese de proteínas, uma proteína é feita com base em um mRNA. Um mRNA é assim gerado fora do corpo que tem o modelo para uma proteína específica. Essas proteínas representam os antígenos do corpo e os mRNAs gerados artificialmente são injetados como vacina .

Esses mRNAs são então levados para dentro da célula por endocitose e se acumulam no citoplasma . Agora o RNA mensageiro é traduzido e a proteína é formada.

Este método é usado principalmente para prevenir infecções bacterianas ou virais.

Vírus de RNA

Um vírus de RNA é um vírus que não contém DNA, mas RNA como material genético . Eles incluem um grande número de vírus em plantas ou animais . As doenças causadas por um vírus de RNA incluem sarampo, Ebola, caxumba, hepatite e gripe.

Sequenciamento de RNA

O sequenciamento de RNA é um processo no qual a sequência de nucleotídeos do RNA é determinada.

Isolamento de RNA

Primeiro, o RNA a ser examinado deve ser removido da célula, ou seja, isolado. Depois disso, ele pode ser editado durante o sequenciamento.

Sequenciamento de RNA (RNA Seq)

 Para isso, primeiro é criada uma fita complementar ao ácido ribonucleico com a ajuda da enzima DNA polimerase . Este agora consiste em nucleotídeos de DNA. Isso significa que em vez de ribose, o açúcar desoxirribose é usado e timina é incorporada em vez de uracila. Esta fita simples recém-formada também é conhecida como cDNA (DNA complementar).

Agora, uma RNAse quebra a fita de RNA e o cDNA permanece. Finalmente, uma fita complementar é criada para esta fita simples, novamente pela DNA polimerase, que complementa o cDNA para formar uma dupla hélice .

Agora que uma dupla hélice foi formada com os mesmos blocos básicos de construção do DNA, esse cDNA pode ser lido por sequenciamento de DNA. Isso fornece a sequência de nucleotídeos do seu RNA original.

hipótese do mundo de RNA

Nossa Terra foi formada há cerca de 4,5 bilhões de anos. Naquela época não havia vida, apenas compostos químicos como nucleotídeos . Como você sabe, estas são a base para um RNA. Assim, com o tempo, os nucleotídeos se combinaram e formaram um RNA . Um RNA tem a capacidade de transportar informações. Também pode catalisar reações químicas, ou seja, conduzi-las. Com essas habilidades, um RNA tem tudo o que precisa para viver : pode se multiplicar.

A Hipótese Mundial do RNA assume que este RNA é a base para a vida na Terra. No entanto, apenas processos muito primitivos eram possíveis com isso. É por isso que o DNA