Estrutura e Função de Ácidos Nucléicos

Prof Karine P. Naidek

Novembro/2016

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DQMCBIOQUÍMICA – BIO0001

O RNA como material genético

Em 1957, os pesquisadores Fraenkel-Conrat e Singeridentificaram o RNA como material genético de um vírus quecausa descoloração da folha de muitas plantas, incluindo o dofumo: o Tobacco Mosaic Virus (TMV).

O RNA como material genético

Além do armazenamento de informação genética, variadas funções podem ser exercidas por diferentes moléculas de RNA. A principal delas está associada à sua participação no “fluxo da informação genética”.

Características químicas dos RNAs

A presença do grupo 2’-hidroxila adjacente faz com que a ligação fosfodiéster do RNA seja mais susceptível às hidrólises química e

enzimática do que a ligação fosfodiéster do DNA.

Estrutura do RNA

As estruturastridimensionais de muitos RNAs sãocomplexas e únicas. Para a estruturado RNA, o empilhamento de bases,que atua restringindo as possíveisconformações da molécula, é maisimportante para a determinação deinterações intermoleculares eintramoleculares do que a ligação dehidrogênio. As interações deempilhamento de basesdesempenham, portanto, umimportante papel na estabilização daconformação da molécula.

Estrutura do RNA

Estruturas secundárias do RNA. (A) Saliência, alças internas, hastes e alças. (B) Hélice enrolada para a direita, forma A, associada a

regiões de pareamento.

Estrutura do RNA

Muitos RNAs têm capacidade de formar estruturashelicoidais geradas por pareamentos de bases em uma grandeextensão de sua cadeia. Observe a representação da estruturasecundária de um RNA, com destaque para o par não tradicionalG•U (em cinza), as partes da molécula que estão ligadas por pontesde hidrogênio, chamadas hastes ou braços, e as partes em queessas interações não ocorrem, chamadas alças. Outrospareamentos também podem ocorrer entre diferentes regiões damolécula, resultando em uma estrutura tridimensionalcaracterística e certamente fundamental para a funçãodesempenhada.

Estruturado RNA

Estrutura secundária do RNA da enzima ribonuclease* P

(RNase P) de Escherichia coli. Ribonuclease é a enzima que catalisa a hidrólise do RNA.

Tipos de RNAs

São reconhecidos três tipos de RNA; eles se diferenciam entre si naestrutura e na função.

RNAs de transferência (tRNAs): encaminham os aminoácidosdispersos no citoplasma ao local onde ocorre a síntese dasproteínas.

RNAs ribossomais (rRNAs): fazem parte da estrutura dosribossomos (organelas citoplasmáticas) onde ocorre a síntese deproteínas.

RNAs Mensageiros (mRNAs): Transportam as informações docódigo genético do DNA para o citoplasma, ou seja, determinam asequência dos aminoácidos na construção das proteínas.

Estrutura do RNA de transferência (tRNA)

Aproximadamente 15% do total de RNA celular correspondem aos tRNAs.

Para desempenhar seu papel na síntese de proteínas, eles precisamdesempenhar duas funções:

i) ativar os aminoácidos que serão transportados para os ribossomos etransferi-los para a cadeia polipeptídica nascente;

ii) reconhecer a informação contida no mRNA, mais especificamentenos códons (sequência de três nucleotídeos adjacentes em um ácidonucléico, que codifica um aminoácido específico) do mRNA,assegurando que o aminoácido correto seja incorporado à cadeiapeptídica crescente.

Estrutura do RNA de transferência (tRNA)

Estrutura secundária geral dos tRNAs. Os círculos fechados representam os nucleotídeos

comuns (derivados das bases A, C, G e T); as linhas entre eles

representam pontes de hidrogênio, que caracterizam os

pares de bases. As características e/ou resíduos invariantes estão

representados em cinza. Note os quatro braços sempre presentes e

um braço extra que não está presente em todos os tRNAs.

Pu – qualquer purina; Pi –qualquer pirimidina; G* –

guanosina ou 2’-O-metilguanosina; ψ –

pseudouridina.

Estrutura do RNA de transferência (tRNA)

Dois braços de um tRNA são importantes para que a moléculapossa desempenhar sua função: o braço do aminoácido, quese liga a um aminoácido específico, e o braço do anticódon,que contém uma sequência complementar ao códon nomRNA, o que assegura a ordem dos aminoácidos na proteína,de acordo com a sequência de bases no mRNA. Os outros doisou três braços são importantes apenas para a conformaçãotridimensional das moléculas de tRNAs.

Ao analisar a estrutura geral dos tRNAs, constatamos quealguns nucleotídeos não variam com o tipo de tRNA e apresença de vários nucleotídeos modificados, como osresíduos ψ (pseudouridina), D (5,6-dihidrouridina), m1G (1-metilguanosina) e I (inosina), dentre outros. Umapeculiaridade interessante é que essas modificações sãointroduzidas após a síntese da molécula de tRNA.

Estrutura tridimensional do tRNA

Estrutura do RNA Ribossomal (rRNA)

O rRNA representa cerca de 80% do RNA presente na célula.

Os ribossomos de procariotos e eucariotos são sempreconstituídos de duas subunidades de tamanhos diferentes.Cada subunidade é formada de uma a três moléculas de rRNAe inúmeras proteínas diferentes.

Vale mencionar que os rRNAs são metabolicamente estáveis;essa estabilidade é fruto de sua associação com as proteínasribossomais.

Estrutura do RNA Ribossomal (rRNA)

Estrutura do RNA mensageiro (mRNA)

Dos três principais tipos de RNA, os mRNAs são os menos abundantes,representando, na maioria das células, entre 5 e 10% do RNA celulartotal.

Os mRNAs são sintetizados utilizando a mensagem contida nasequência de bases de porções específicas do genoma de umorganismo. As sequências de bases do mRNA, por sua vez,determinarão a ordem dos aminoácidos nas proteínas sintetizadas nosribossomos.

Os mRNAs apresentam muita variação no tamanho. Isso é fácil de serentendido, pois eles codificam proteínas (determinam a sequência deaminoácidos nas cadeias polipeptídicas) dos mais diversos tamanhos.Logo, é de se esperar que eles apresentem tamanhos heterogêneos.

Cromossomos

Um cromossomo é uma longa sequência de DNA, que contém váriosgenes, e outras sequências de nucleotídeos com funções específicas nascélulas dos seres vivos.

Gene, na definição da genética clássica, é a unidade fundamental dahereditariedade. Cada gene é formado por uma sequência específica deácidos nucléicos - as biomoléculas mais importantes do controle celular,pois contêm a informação genética. Dentro da genética moderna, o gene éuma sequência de nucleotídeos do DNA que pode ser transcrita em umaversão de RNA. Atualmente, diz-se que um gene é um segmento de DNAque leva à produção de uma cadeia polipeptídica e inclui regiões queantecedem e que seguem a região codificadora, bem como sequênciasque não são traduzidas (íntrons) que se intercalam aos segmentoscodificadores individuais (éxons), que são traduzidos.

Cromossomos

Síndromes Cromossômicas

Síndromes cromossômicas são anomalias incidentes em cariótiposhumanos em que estão parcialmente alterados ou deletados, o queresulta em má formação estrutural, anatômica ou funcional do indivíduo.O cariótipo com 46 cromossomos pode neste caso vir defeituoso devido àvários fatores, em sua maior parte por genética, fazendo com que oorganismo se desenvolva com limites orgânicos.

As três principais mutações cromossômicas únicas; deleção (1),

duplicação (2) e inversão (3).

Síndromes Cromossômicas

Síndromes cromossômicas são anomalias incidentes em cariótiposhumanos em que estão parcialmente alterados ou deletados, o queresulta em má formação estrutural, anatômica ou funcional do indivíduo.O cariótipo com 46 cromossomos pode neste caso vir defeituoso devido àvários fatores, em sua maior parte por genética, fazendo com que oorganismo se desenvolva com limites orgânicos.

As três principais mutações cromossômicas únicas; deleção (1),

duplicação (2) e inversão (3).

Síndromes Cromossômicas

Síndrome de Turner (XO)

Síndrome de Klinefelter (XXY)

Síndrome do super-macho (XYY)

Síndrome Cri-du-Chat

Síndrome de Down (47, XX ou XY, +244)

Síndrome de Edwards (47, XX ou XY, +18)

Síndrome de Patau (47, XX ou XY, +13)

Síndrome de Warkany (47, ww ou XY, +8)

Síndrome de Williams

Trissomia 9 (47, XX ou XY, +9)

Trissomia 22 (47, XX ou XY, +22)