Dogma central da biologia molecular: moléculas e processos envolvidos - Ciência - 2023

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o dogma central da biologia molecular estabelece os critérios, geralmente aceitos pelos biólogos modernos, sobre o fluxo de informação genética nos seres vivos, envolvendo moléculas e processos.

Em última análise, a ênfase do Dogma recai sobre a irreversibilidade do fluxo de informações biológicas. Uma vez que se manifesta na forma de peptídeos, não pode ser devolvido. Ou seja, o fluxo de informação genética é irreversível e segue a direção DNA → Proteínas, nunca Proteínas → DNA.

A história tem mostrado, no entanto, que o fluxo de informações genéticas em seres vivos e vírus é muito mais complexo do que isso.

O "dogma" original foi proposto por Francis Crick na década de 1950, em termos de compreensão do processo de síntese protéica.

Moléculas e processos envolvidos

As moléculas biológicas informativas às quais o dogma alude são o ácido desoxirribonucléico (DNA), o ácido ribonucléico (RNA) e as proteínas (mais apropriadamente, os peptídeos).

Porém, do ponto de vista do dogma original, nem todo DNA e nem todo RNA participam do fluxo de informações DNA → Proteína, conforme estabelecido por este último. Todos os peptídeos o fazem.

– O DNA que codifica para proteínas e outras biomoléculas

O primeiro postulado do dogma estabelece que todas as informações biológicas que especificam as características e o potencial de qualquer organismo vivo estão inscritas em seu DNA.

Essa informação obviamente inclui os genes que codificam para proteínas. Mas o DNA codifica não apenas para peptídeos, mas também para outras biomoléculas de RNA com suas próprias funções.

Um corolário importante desse primeiro postulado é que as informações armazenadas no DNA são copiadas em moléculas idênticas. Esse processo é chamado de replicação de DNA (DNA → DNA) e é realizado por DNA polimerases.

– Transcrições de RNA transportando a mensagem de um peptídeo e outras biomoléculas

O segundo postulado do dogma afirma que um gene que codifica um peptídeo é transcrito por uma RNA polimerase (transcriptase) para um RNA mensageiro (mRNA), ou seja, DNA → RNA. Mas o DNA também codifica outras biomoléculas funcionais que não são peptídeos.

Esses genes também estão sujeitos à transcrição por RNA polimerases específicas para dar origem a RNAs com função própria.

Ribossomos, por exemplo, são compostos de proteínas e moléculas de RNA. As moléculas de RNA ribossomal são codificadas no DNA nos chamados genes ribossômicos (rDNA).

Existe uma gama enorme de RNAs que cumprem sua função como são, sem a necessidade de tradução. Eles estão todos codificados no DNA.

Esses RNAs incluem, entre outros, RNAs de transferência, cada um codificado por seu próprio gene, pequenos RNAs nucleares, pequenos RNAs nucleolares, microRNAs, etc.

– Os peptídeos são traduzidos de seus mRNAs específicos

O terceiro postulado do dogma afirma que os mRNAs são substratos para os ribossomos. Estes convertem uma mensagem codificada por nucleotídeo em uma mensagem codificada por aminoácido através do processo de tradução biológica, isto é, RNA → Peptídeo.

Assim, do ponto de vista mais simples, o fluxo de informações de um gene que codifica um peptídeo é verificado diariamente em todos os seres vivos. No entanto, esse dogma mudou muito desde sua abordagem original por Francis Crick na década de 1950, a fim de refletir uma realidade mais complexa.

As exceções do dogma

As chamadas "exceções ao dogma" são antes seu complemento. Quando se considera dentro do dogma o que acontece com as entidades biológicas que chamamos de vírus, o quadro muda um pouco.

É verdade que nos organismos celulares todas as informações genéticas são codificadas na forma de moléculas de DNA de banda dupla, que são duplicadas por replicação (DNA → DNA). Mas, no mundo dos vírus, encontramos genomas feitos não apenas de DNA, mas também de RNA.

Alguns desses RNAs produzem cópias de si mesmos por meio de um processo de replicação de RNA (ou seja, RNA → RNA). As enzimas responsáveis por esse processo são chamadas de RNA replicases.

Por outro lado, embora seja verdade que porções de DNA podem ser transcritas em moléculas de RNA por transcrição (DNA → RNA), o oposto também é possível.

Ou seja, existem moléculas de RNA que podem ser (retro) transcritas em DNA por meio de um processo de transcrição reversa (RNA → DNA). Esta atividade enzimática é realizada por uma transcriptase reversa.

Finalmente, como já mencionamos, nem todos os genes codificam para peptídeos, e nem todos os RNAs são mRNAs.

Que esses são os mais "importantes" porque dão origem aos executores de funções em uma célula é verdade. Que os peptídeos (e proteínas homo e heteropeptídeos) são informacionalmente muito complexos também é verdade. Mas sem os outros RNAs que não são mRNA, a vida não seria possível.

Além disso, existem transcrições de RNA que possuem atividade enzimática por si mesmas (ribozimas ou RNAs com atividade catalítica). Nesse caso, então, alcançar um peptídeo não é o objetivo informativo final.

Resumo dos postulados do dogma

Em suma, o dogma “enriquecido” afirma que:

1. As moléculas que armazenam a informação genética de seres vivos e vírus são capazes de gerar cópias de si mesmas por síntese homocatalítica (replicação)

- DNA → DNA

- RNA → RNA

2. As reações heterocatalíticas (transcrição) de ácidos nucleicos podem gerar mensageiros de proteínas, moléculas de RNA estruturais e / ou funcionais, ribozimas ou mesmo genomas virais de duas maneiras diferentes:

(a) Transcrição, RNA → mRNA, snRNA, snRNA, rRNA, microRNA, RNAs, tRNA, cRNA, ribozimas, etc.

(b) Transcrição reversa, RNA → DNA, particularmente de vírus e transposons, por meio de uma atividade que é rigorosamente verificada em ambientes celulares. Em outras palavras, a transcrição reversa é uma atividade celular - mesmo se, por exemplo, enzimas virais forem usadas para ela.

3. Os mRNAs celulares são traduzidos em um polipeptídeo específico. Alguns vírus, entretanto, possuem um genoma com estrutura de mRNA, o que os torna seus próprios mensageiros. Ou seja, existem genomas virais que podem ser traduzidos diretamente.

4. Uma vez que a informação biológica é traduzida em peptídeo, não é possível seguir o outro caminho. Ou seja, nem Peptídeo → Peptídeo, nem Peptídeo → RNA, nem Peptídeo → DNA é possível.

Referências

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