RNA polimerase (enzima): características e funções - Médico - 2023

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Os humanos e, em última análise, todos os seres vivos do mundo são basicamente genes. Em nossa informação genética está escrito absolutamente tudo de que precisamos para nos desenvolver morfologicamente e realizar nossas funções vitais e motoras, bem como cognitivas.

E, talvez pecando como reducionistas, podemos resumir tudo em que os genes são unidades que, sendo lidas por moléculas diferentes, nos permitem gerar proteínas. E essas proteínas serão as que, em essência, vão atuar na nossa morfologia e fisiologia.

Contudo, esta etapa do DNA para a proteína não pode ocorrer diretamente. É absolutamente necessária uma etapa intermediária em que esse DNA dê origem ao RNA, uma molécula que pode dar origem a proteínas.

Essa etapa, conhecida como transcrição, ocorre em cada uma de nossas células e é mediada por um complexo enzimático conhecido como RNA polimerase. No artigo de hoje, portanto, além de entender o que são RNA e transcrição, analisaremos as características e funções dessa enzima vital.

Recomendamos a leitura: "DNA polimerase (enzima): características e funções"

O que é uma enzima?

Antes de entrarmos em detalhes com DNA, transcrição, RNA e RNA polimerase, é importante nos colocarmos no contexto e entender o que exatamente é uma enzima. As enzimas são moléculas intracelulares presentes em absolutamente todos os seres vivos, pois são essenciais para iniciar e direcionar as reações metabólicas do organismo em questão.

No caso dos humanos, temos aproximadamente 75.000 enzimas diferentes. Algumas são sintetizadas apenas em certas células específicas, mas existem muitas enzimas que, por sua importância no metabolismo de todas as células, estão presentes em todas elas.

Nesse sentido, enzimas são proteínas presentes no citoplasma celular ou no núcleo (como é o caso da RNA polimerase) que se ligam a um substrato (uma molécula inicial ou metabólito), estimulam uma série de transformações químicas e, por consequência, obtém-se um produto, ou seja, uma molécula diferente da inicial que serve para cumprir uma função fisiológica específica.

Dos processos de obtenção de energia por meio de nutrientes às reações de duplicação do nosso DNA quando as células se dividem, por meio da transcrição (que analisaremos mais tarde), as enzimas iniciam, dirigem e aceleram toda e qualquer reação metabólica em nossas células.

Para saber mais: "Os 6 tipos de enzimas (classificação, funções e características)"

DNA, transcrição e RNA: quem é quem?

Já entendemos o que é uma enzima, então já sabemos que a RNA polimerase é uma proteína (em essência, uma sequência de aminoácidos que assume uma estrutura tridimensional específica) que estimula uma reação metabólica nas células.

E, como já comentamos no início, essa reação bioquímica é a transcrição, mas o que exatamente é isso? Para que serve? O que é DNA? E o RNA? Qual a diferença entre eles? Agora vamos definir esses três conceitos e será muito mais fácil entender o que é a RNA polimerase e o que ela faz.

O que é DNA?

O DNA, também conhecido nos países de língua espanhola como DNA, é uma sucessão de genes. Nesta molécula, que é um tipo de ácido nucleico, é toda a informação genética do nosso organismo. No caso dos humanos, nosso DNA é composto de 30.000 a 35.000 genes.

Seja como for, o DNA é uma molécula presente no núcleo de cada uma de nossas células. Em outras palavras, todas as nossas células, de um neurônio a uma célula do fígado, têm exatamente os mesmos genes dentro delas. Mais tarde, entenderemos perfeitamente por que, tendo os mesmos genes, eles são tão diferentes.

Sem ir muito fundo, devemos imaginar o DNA como uma sucessão de nucleotídeos, que são moléculas formadas por um açúcar (no caso do DNA é uma desoxirribose; no caso do RNA, uma ribose), uma base nitrogenada (que pode ser adenina, guanina, citosina ou timina) e um grupo fosfato.

Portanto, o que determina o tipo de nucleotídeo é a base nitrogenada. Dependendo de como é a combinação dessas quatro bases, obteremos um gene diferente. Toda a variabilidade entre os seres vivos depende de como essas bases nitrogenadas estão organizadas.

Nesse sentido, poderíamos pensar no DNA como um polímero de nucleotídeo. Mas estaríamos errados. O ponto mais importante do DNA é que ele forma uma cadeia dupla, o que não acontece com o RNA. Portanto, o DNA consiste em uma cadeia de nucleotídeos que está ligada a uma segunda cadeia complementar (se houver uma adenina, ao lado dela haverá uma timina; e se houver uma guanina, ao lado dela haverá uma citosina), assim dando a famosa dupla hélice de DNA.

Em suma, o DNA é uma dupla cadeia de nucleotídeos que, dependendo de como for a sequência, dará origem a genes específicos, determinando assim nossa informação genética. O DNA, então, é o script do que podemos ser.

Recomendamos que você leia: "As 3 diferenças entre DNA e RNA, explicadas"

O que é transcrição?

Já vimos o que é DNA e ficou claro para nós que é a sequência de genes. Agora, é verdade que um roteiro é inútil se não for feito um filme? Nesse sentido, a transcrição é uma reação bioquímica na qual convertemos esses genes em uma nova molécula que pode levar à síntese de proteínas.

Os genes, então, são o script. E proteínas, o filme que é feito a partir delas. Mas primeiro, ele deve passar por uma fase de produção. E é aqui que entra a transcrição, um processo celular mediado pela RNA polimerase em que passamos de uma fita dupla de DNA para uma única fita de RNA.

Em outras palavras, a transcrição do DNA é uma reação metabólica que ocorre no núcleo no qual certos genes são selecionados pela RNA polimerase e convertidos em moléculas de RNA.

Apenas os genes que interessam àquela célula serão transcritos. Conseqüentemente, uma célula do fígado e um neurônio são tão diferentes, já que apenas os genes de que precisam para desenvolver suas funções são transcritos. Genes que não precisam ser transcritos serão silenciados, pois a etapa de síntese protéica nunca ocorrerá.

O que é RNA?

O RNA é um dos dois tipos (o outro é o DNA) de ácido nucléico. Presente em todos os seres vivos, o RNA difere do DNA no sentido de que não forma uma cadeia dupla (exceto para alguns vírus muito específicos), mas sim uma única cadeia, e porque em seus nucleotídeos, o açúcar não é uma desoxirribose, mas sim uma ribose.

Além disso, embora suas bases nitrogenadas também sejam adenina, guanina e citosina, a timina é substituída por outra chamada uracila. Seja como for, o importante a ter em conta é que, embora seja a molécula onde se codifica a informação genética de alguns vírus (nestes o ARN assume a função de ADN), na grande maioria dos seres vivos , de bactérias até humanos, O RNA dirige diferentes estágios da síntese de proteínas.

Nesse sentido, embora o DNA seja portador de informação genética, o RNA é a molécula que, obtida após a transcrição (mediada pela RNA polimerase), estimula a tradução, ou seja, a passagem do ácido nucléico em proteínas.

Portanto, o RNA é uma molécula muito semelhante ao DNA (mas de fita simples, com outro açúcar e uma das quatro bases diferentes) que não carrega informação genéticaEm vez disso, ele serve como um modelo para outras enzimas (não a RNA polimerase), que lêem as informações do RNA e conseguem sintetizar proteínas, algo que seria impossível de fazer usando o DNA como modelo.

Em resumo, o RNA é um tipo de ácido nucléico obtido após uma transcrição de DNA mediada por RNA polimerase e que desempenha diferentes funções na célula (mas não carrega genes) que vão desde a síntese de proteínas até a regulação da expressão de genes em DNA, através da estimulação de reações catalíticas.

Quais as funções da RNA polimerase?

Como comentamos, A RNA polimerase é a única enzima que torna a transcrição possível, ou seja, a passagem do DNA (fita dupla onde estão todos os genes) para o RNA (fita simples), uma molécula que serve como molde para a tradução: a síntese de proteínas a partir de um molde de ácido nucléico. Portanto, a RNA polimerase desempenha um papel vital no processo de expressão gênica, que, em essência, é a passagem do DNA para as proteínas.

Indo mais fundo, a RNA polimerase é a maior enzima conhecida, com tamanho de 100 Å (um décimo bilionésimo de um metro), que é incrivelmente pequena, mas ainda maior do que a maioria.

É constituída por uma sucessão de aminoácidos que dão origem a uma proteína com estrutura terciária que lhe permite desenvolver as suas funções e que é bastante complexa, sendo constituída por diferentes subunidades. Essa enzima precisa ser grande porque, para permitir que o DNA passe para o RNA, ela deve se ligar aos chamados fatores de transcrição, que são proteínas que ajudam a enzima a se ligar ao DNA e iniciar a transcrição.

A transcrição começa quando a RNA polimerase se liga a um local específico no DNA, que vai depender do tipo de célula, onde existe um gene que deve ser expresso, ou seja, traduzido em proteína. Nesse contexto, a RNA polimerase, em conjunto com outras enzimas, separa a fita dupla de DNA e usa uma delas como molde.

Essa união acontece porque a RNA polimerase reconhece o que conhecemos como um promotor, que é um segmento de DNA que “chama” a enzima. Uma vez unida por uma ligação fosfodiéster, a RNA polimerase desliza pela cadeia de DNA, sintetizando, em seu caminho, uma cadeia de RNA.

Este estágio é conhecido como alongamento e RNA polimerase sintetiza a fita de RNA a uma taxa de cerca de 50 nucleotídeos por segundo. Isso continua até que a RNA polimerase alcance um segmento de DNA onde encontra uma sequência específica de nucleotídeos que diz que é hora de terminar a transcrição.

Nesse momento, que é o estágio de terminação, a RNA polimerase interrompe o alongamento do RNA e se separa da fita molde, liberando tanto a nova molécula de RNA quanto a de DNA, que se reúne com sua complementar para, assim, ter a cadeia dupla.

Posteriormente, essa cadeia de RNA passará pelo processo de tradução, uma reação bioquímica mediada por diferentes enzimas em que o RNA serve de molde para a síntese de uma proteína específica. Neste ponto, a expressão do gene estará completa, então vamos lembrar, O RNA é a única molécula semelhante a um ácido nucleico que pode funcionar como um modelo para gerar uma proteína.

Como consideração final, é importante mencionar que os organismos procarióticos (como as bactérias) possuem apenas um tipo de RNA polimerase, enquanto os eucariotos (animais, plantas, fungos, protozoários ...) possuem três (I, II e III), cada sendo um deles envolvido na transcrição de genes específicos.