RNA é um componente essencial dos mecanismos genéticos moleculares da célula. O teor de ácidos ribonucléicos é um pequeno percentual do seu peso seco, e cerca de 3-5% dessa quantidade recai sobre o RNA mensageiro (mRNA), que está diretamente envolvido na síntese proteica, contribuindo para a implementação do genoma.
A molécula de mRNA codifica a sequência de aminoácidos da proteína lida do gene. Portanto, o ácido ribonucleico da matriz também é chamado de informativo (mRNA).
Características gerais
Como todos os ácidos ribonucleicos, o RNA mensageiro é uma cadeia de ribonucleotídeos (adenina, guanina, citosina e uracila) conectados uns aos outros por ligações fosfodiéster. Na maioria das vezes, o mRNA tem apenas uma estrutura primária, mas em alguns casos tem uma estrutura secundária.
Existem dezenas de milhares de espécies de mRNA em uma célula, cada uma das quais é representada por 10-15 moléculas correspondentes a um sítio específico no DNA. O mRNA contém informações sobre a estrutura de um ou maisbactérias) proteínas. A sequência de aminoácidos é apresentada como tripletos da região de codificação da molécula de mRNA.
Papel Biológico
A principal função do RNA mensageiro é implementar a informação genética, transferindo-a do DNA para o sítio de síntese proteica. Neste caso, o mRNA realiza duas tarefas:
- reescreve informações sobre a estrutura primária da proteína do genoma, que é realizada no processo de transcrição;
- interage com o aparelho de síntese de proteínas (ribossomas) como uma matriz semântica que determina a sequência de aminoácidos.
Na verdade, a transcrição é a síntese do RNA, no qual o DNA atua como molde. No entanto, somente no caso do RNA mensageiro esse processo tem o valor de reescrever a informação sobre a proteína do gene.
É o mRNA que é o principal mediador através do qual o caminho do genótipo ao fenótipo (DNA-RNA-proteína) é realizado.
O tempo de vida do mRNA em uma célula
O RNA mensageiro vive na célula por um período muito curto. O período de existência de uma molécula é caracterizado por dois parâmetros:
- A meia-vida funcional é determinada pela capacidade do mRNA de servir como molde e é medida pela redução na quantidade de proteína sintetizada por molécula. Em procariontes, esse número é de aproximadamente 2 minutos. Durante este período, a quantidade de proteína sintetizada é reduzida pela metade.
- A meia-vida química é determinada pela redução de moléculas de RNA mensageiro capazes de hibridização(composto complementar) com DNA, que caracteriza a integridade da estrutura primária.
A meia-vida química geralmente é maior que a meia-vida funcional, pois uma leve degradação inicial da molécula (por exemplo, uma única quebra na cadeia de ribonucleotídeos) ainda não impede a hibridização com o DNA, mas já impede a proteína síntese.
Meia-vida é um conceito estatístico, portanto, a existência de uma determinada molécula de RNA pode ser significativamente maior ou menor que esse valor. Como resultado, alguns mRNAs têm tempo para serem traduzidos várias vezes, enquanto outros são degradados antes que a síntese de uma molécula de proteína seja concluída.
Em termos de degradação, os mRNAs eucarióticos são muito mais estáveis que os procarióticos (meia-vida é de cerca de 6 horas). Por esta razão, eles são muito mais fáceis de isolar da célula intacta.
estrutura do mRNA
A sequência de nucleotídeos do RNA mensageiro inclui regiões traduzidas, nas quais a estrutura primária da proteína é codificada, e regiões não informativas, cuja composição difere em procariontes e eucariotos.
A região de codificação começa com um códon de iniciação (AUG) e termina com um dos códons de terminação (UAG, UGA, UAA). Dependendo do tipo de célula (nuclear ou procariótica), o RNA mensageiro pode conter uma ou mais regiões de tradução. No primeiro caso, é chamado de monocistrônico e no segundo - policistrônico. Este último é característico apenas para bactérias e archaea.
Características da estrutura e funcionamento do mRNA em procariontes
Processos de transcrição em procariontese as traduções ocorrem simultaneamente, de modo que o RNA mensageiro tem apenas uma estrutura primária. Assim como nos eucariotos, é representado por uma sequência linear de ribonucleotídeos, que contém regiões informativas e não codificantes.
A maioria dos mRNAs de bactérias e archaea são policistrônicos (contêm várias regiões codificantes), o que se deve à peculiaridade da organização do genoma procariótico, que possui uma estrutura operon. Isso significa que as informações sobre várias proteínas são codificadas em uma transcrição de DNA, que é posteriormente transferida para o RNA. Uma pequena parte do RNA mensageiro é monocistrônica.
Regiões não traduzidas do mRNA bacteriano são representadas por:
- sequência líder (localizada na extremidade 5`);
- sequência do trailer (ou final) (localizada no 3`-end);
- regiões intercistrônicas não traduzidas (espaçadores) - localizadas entre as regiões de codificação do RNA policistrônico.
O comprimento das sequências intercistrônicas pode ser de 1-2 a 30 nucleotídeos.
RNAm eucariótico
O mRNA eucariótico é sempre monocistrônico e contém um conjunto mais complexo de regiões não codificantes que incluem:
- cap;
- 5`-área não traduzida (5`NTR);
- 3`-área não traduzida (3`NTR);
- cauda de poliadenilo.
A estrutura generalizada do RNA mensageiro em eucariotos pode ser representada comoesquemas com a seguinte sequência de elementos: cap, 5`-UTR, AUG, região traduzida, stop codon, 3`UTR, poly-A-tail.
Em eucariotos, os processos de transcrição e tradução são separados no tempo e no espaço. O RNA mensageiro adquire uma capa e uma cauda de poliadenila durante a maturação, o que é chamado de processamento, e depois é transportado do núcleo para o citoplasma, onde se concentram os ribossomos. O processamento também elimina os íntrons que são transferidos para o RNA do genoma eucariótico.
Onde os ácidos ribonucleicos são sintetizados
Todos os tipos de RNA são sintetizados por enzimas especiais (RNA polimerases) baseadas no DNA. Assim, a localização deste processo em células procarióticas e eucarióticas é diferente.
Em eucariotos, a transcrição é realizada dentro do núcleo, no qual o DNA está concentrado na forma de cromatina. Ao mesmo tempo, primeiro é sintetizado o pré-mRNA, que sofre uma série de modificações e só depois é transportado para o citoplasma.
Em procariontes, o local onde os ácidos ribonucleicos são sintetizados é a região do citoplasma que faz fronteira com o nucleoide. As enzimas de síntese de RNA interagem com as alças desspiralizadas da cromatina bacteriana.
Mecanismo de transcrição
A síntese do RNA mensageiro é baseada no princípio da complementaridade dos ácidos nucleicos e é realizada por RNA polimerases que catalisam o fechamento da ligação fosfodiéster entre os ribonucleosídeos trifosfatos.
Em procariontes, o mRNA é sintetizado pela mesma enzima que outras espéciesribonucleotídeos e em eucariotos pela RNA polimerase II.
A transcrição inclui 3 etapas: iniciação, alongamento e término. No primeiro estágio, a polimerase se liga ao promotor, um sítio especializado que precede a sequência de codificação. No estágio de alongamento, a enzima constrói a cadeia de RNA adicionando nucleotídeos à cadeia que interagem complementarmente com a cadeia de DNA molde.
