Splicing (genética): em que consiste, tipos - Ciência - 2023

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o emenda, ou processo de splicing de RNA, é um fenômeno que ocorre em organismos eucarióticos após a transcrição do DNA em RNA e envolve a eliminação dos íntrons de um gene, conservando os exons. É considerado essencial na expressão gênica.

Ocorre por meio de eventos de eliminação da ligação fosfodiéster entre exons e íntrons e a subsequente união da ligação entre exons. O splicing ocorre em todos os tipos de RNA, porém é mais relevante na molécula de RNA mensageiro. Também pode ocorrer em moléculas de DNA e proteínas.

Pode ser que, quando os exons são montados, eles sofram um arranjo ou qualquer tipo de mudança. Esse evento é conhecido como splicing alternativo e tem consequências biológicas importantes.

Em que consiste?

Um gene é uma sequência de DNA com as informações necessárias para expressar um fenótipo. O conceito de gene não se restringe estritamente a sequências de DNA que são expressas como proteínas.

O "dogma" central da biologia envolve o processo de transcrição do DNA em uma molécula intermediária, o RNA mensageiro. Este, por sua vez, é traduzido em proteínas com a ajuda dos ribossomos.

No entanto, em organismos eucarióticos, essas longas sequências de genes são interrompidas por um tipo de sequência que não é necessária para o gene em questão: os íntrons. Para que o RNA mensageiro seja traduzido de forma eficiente, esses íntrons devem ser removidos.

O splicing de RNA é um mecanismo que envolve várias reações químicas usadas para remover elementos que estão interrompendo a sequência de um determinado gene. Os elementos que são conservados são chamados de exons.

Onde isso acontece?

O spliceossomo é um enorme complexo de proteínas que catalisa as etapas de splicing. É composto por cinco tipos de pequenos RNAs nucleares chamados U1, U2, U4, U5 e U6, além de uma série de proteínas.

Especula-se que o splicer participe do dobramento do pré-mRNA para alinhá-lo corretamente com as duas regiões onde ocorrerá o processo de splicing.

Este complexo é capaz de reconhecer a sequência de consenso que a maioria dos íntrons tem perto de suas extremidades 5 'e 3'. Deve-se notar que foram encontrados genes em Metazoários que não possuem essas sequências e usam outro grupo de pequenos RNAs nucleares para seu reconhecimento.

Tipos

Na literatura, o termo splicing é geralmente aplicado ao processo que envolve o RNA mensageiro. No entanto, existem diferentes processos de splicing que ocorrem em outras biomoléculas importantes.

As proteínas também podem sofrer splicing, neste caso é uma sequência de aminoácidos que é removida da molécula.

O fragmento removido é denominado "intein". Este processo ocorre naturalmente nos organismos. A biologia molecular conseguiu criar várias técnicas usando esse princípio que envolvem a manipulação de proteínas.

Da mesma forma, o splicing também ocorre no nível do DNA. Assim, duas moléculas de DNA previamente separadas são capazes de se unir por meio de ligações covalentes.

Tipos de splicing de RNA

Por outro lado, dependendo do tipo de RNA, existem diferenças nas estratégias químicas em que o gene consegue se livrar dos íntrons. Particularmente o splicing do pré-mRNA é um processo complicado, pois envolve uma série de etapas catalisadas pelo spliceossomo. Quimicamente, o processo ocorre por reações de transesterificação.

Na levedura, por exemplo, o processo começa com a clivagem da região 5 'no local de reconhecimento, o "laço" íntron-exon é formado através de uma ligação fosfodiéster 2'-5'. O processo continua com a formação de um gap na região 3 'e finalmente ocorre a união dos dois exons.

Alguns dos íntrons que interrompem os genes nucleares e mitocondriais podem ser combinados sem a necessidade de enzimas ou energia, mas por meio de reações de transesterificação. Este fenômeno foi observado no corpo Tetrahymena thermophila.

Em contraste, a maioria dos genes nucleares pertence ao grupo de íntrons que precisam de maquinaria para catalisar o processo de remoção.

Emenda alternativa

Em humanos, foi relatado que existem cerca de 90.000 proteínas diferentes e, anteriormente, pensava-se que deve haver um número idêntico de genes.

Com a chegada das novas tecnologias e do projeto do genoma humano, foi possível concluir que possuímos apenas cerca de 25 mil genes. Então, como é possível que tenhamos tanta proteína?

Os exons podem não ser montados na mesma ordem em que foram transcritos em RNA, mas podem ser arranjados estabelecendo novas combinações. Este fenômeno é conhecido como emenda alternativa. Por esse motivo, um único gene transcrito pode produzir mais de um tipo de proteína.

Essa incongruência entre o número de proteínas e o número de genes foi elucidada em 1978 pelo pesquisador Gilbert, deixando para trás o conceito tradicional de "para um gene há uma proteína".

Características

Para Kelemen et al. (2013) “uma das funções desse evento é aumentar a diversidade dos RNAs mensageiros, além de regular as relações entre proteínas, entre proteínas e ácidos nucléicos e entre proteínas e membranas”.

Segundo esses autores, “o splicing alternativo é responsável por regular a localização das proteínas, suas propriedades enzimáticas e sua interação com ligantes”. Também tem sido relacionado aos processos de diferenciação celular e ao desenvolvimento de organismos.

À luz da evolução, parece ser um mecanismo importante para mudança, uma vez que uma alta proporção de organismos eucarióticos superiores foram encontrados para sofrer eventos elevados de splicing alternativo. Além de desempenhar um papel importante na diferenciação das espécies e na evolução do genoma.

Splicing alternativo e câncer

Há evidências de que qualquer erro nesses processos pode levar ao funcionamento anormal da célula, com sérias consequências para o indivíduo. Dentre essas patologias potenciais, o câncer se destaca.

Por esta razão, o splicing alternativo foi proposto como um novo marcador biológico para essas condições anormais nas células. Da mesma forma, se a base do mecanismo pelo qual a doença ocorre pode ser totalmente compreendida, soluções podem ser propostas para eles.

Referências

Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Bioquímica. Eu inverti.
De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Definição de exon e íntron no splicing de pré-mRNA. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA, 4(1), 49–60.
Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Função de emenda alternativa. Gene, 514(1), 1–30.
Lamond, A. (1993) The spliceosome. Bioessays, 15(9), 595–603.
Roy, B., Haupt, L. M., & Griffiths, L. R. (2013). Revisão: Splicing alternativo (AS) de genes como uma abordagem para gerar complexidade de proteínas. Genômica Atual, 14(3), 182–194.
Vila - Perelló, M., & Muir, T. W. (2010). Aplicações biológicas do splicing de proteínas. Célula, 143(2), 191–200.
Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mecanismo de splicing alternativo e sua aplicação no diagnóstico e tratamento da leucemia. Jornal Chinês de Medicina Laboratorial, 38(11), 730–732.