Emenda

o Emenda representa um processo crucial durante a transcrição no núcleo de eucariotos, durante o qual o mRNA maduro emerge do pré-mRNA. Os íntrons que ainda estão contidos no pré-mRNA após a transcrição são removidos e os exons restantes são combinados para formar o mRNA finalizado.

O que é emenda

O dogma central da biologia molecular afirma que o fluxo de informações genéticas ocorre a partir do DNA portador de informações, via RNA, para a proteína. A primeira etapa da expressão gênica é conhecida como transcrição. O RNA é sintetizado usando o DNA como molde. O DNA é o portador da informação genética, aí armazenada com o auxílio de um código constituído pelas quatro bases adenos, timina, guanina e citosina. O complexo da proteína RNA polimerase lê a sequência de bases do DNA durante a transcrição e produz o "RNA pré-mensageiro" correspondente (pré-mRNA para breve). Em vez de timina, o uracil é sempre incorporado.

Os genes são constituídos por exões e intrões. Os exons são as partes do genoma que realmente codificam as informações genéticas. Em contraste, os íntrons representam seções não codificantes dentro de um gene.Os genes armazenados no DNA são atravessados ​​por seções longas que não correspondem a nenhum aminoácido na proteína posterior e não contribuem para a tradução.

Um gene pode ter até 60 íntrons, com comprimentos entre 35 e 100.000 nucleotídeos. Em média, esses íntrons são dez vezes mais longos que os exons. O pré-mRNA produzido na primeira etapa da transcrição, também frequentemente referido como mRNA imaturo, ainda contém exons e íntrons. É aqui que começa o processo de emenda.

Os íntrons devem ser removidos do pré-mRNA e os exons restantes devem ser ligados entre si. Só então o mRNA maduro pode deixar o núcleo da célula e iniciar a tradução.

A emenda é realizada principalmente com a ajuda do spliceossomo (alemão: spliceossomo). Este é composto por cinco snRNPs (pequenas partículas nucleares de ribonucleoproteína). Cada um desses snRNPs consiste em um snRNA e proteínas. Algumas outras proteínas que não fazem parte dos snRNPs também fazem parte do spliceossomo. Os spliceossomos são divididos em spliceossomos maiores e menores. O spliceossomo principal processa mais de 95% de todos os íntrons humanos, o spliceossomo menor trata principalmente dos íntrons ATAC.

Pela explicação do splicing, Richard John Roberts e Phillip A. Sharp receberam o Prêmio Nobel de Medicina em 1993. Thomas R. Cech e Sidney Altman receberam o Prêmio Nobel de Química em 1989 por suas pesquisas sobre splicing alternativo e o efeito catalítico do RNA.

Função e tarefa

Durante o processo de emenda, o spliceossomo é formado novamente a partir de suas partes individuais. Em mamíferos, o snRNP U1 primeiro se liga ao local de splice 5 'e inicia a formação do spliceossomo restante. O snRNP U2 se liga ao ponto de ramificação do íntron. Portanto, também se liga ao tri-snRNP.

O spliceossomo catalisa a reação de splicing por meio de duas transesterificações sucessivas. Na primeira parte da reação, um átomo de oxigênio do grupo 2'-OH de uma adenosina da "sequência de ponto de ramificação" (BPS) ataca um átomo de fósforo de uma ligação fosfodiéster no local de união 5 '. Isso libera o exon 5 'e circula o intron. O átomo de oxigênio do agora livre grupo 3'-OH do 5'-exon agora se liga ao sítio 3'-splice, como resultado do qual os dois exons são conectados e o intron é liberado. O intron é levado a uma conformação simplificada, chamada de laço, que é então decomposto.

Em contraste com isso, os spliceossomos não desempenham um papel no autossplicing. Aqui, os íntrons são excluídos da tradução pela estrutura secundária do próprio RNA. O splicing enzimático do tRNA (RNA de transferência) ocorre em eucariotos e arqueas, mas não em bactérias.

O processo de splicing deve ocorrer com extrema precisão exatamente na fronteira exon-íntron, uma vez que um desvio de apenas um único nucleotídeo levaria à codificação incorreta de aminoácidos e, portanto, à formação de proteínas completamente diferentes.

O splicing de um pré-mRNA pode ser diferente devido às influências ambientais ou ao tipo de tecido. Isso significa que diferentes proteínas podem ser formadas a partir da mesma sequência de DNA e, portanto, do mesmo pré-mRNA. Este processo é conhecido como emenda alternativa. Uma célula humana contém cerca de 20.000 genes, mas é capaz de produzir várias centenas de milhares de proteínas devido ao splicing alternativo. Cerca de 30% de todos os genes humanos têm splicing alternativo.

A emenda desempenhou um papel importante na evolução. Os exons geralmente codificam domínios individuais de proteínas, que podem ser combinados entre si de diferentes maneiras. Isso significa que uma grande variedade de proteínas com funções completamente diferentes pode ser produzida a partir de apenas alguns exons. Esse processo é chamado de embaralhamento de exons.

Doenças e enfermidades

Algumas doenças hereditárias podem estar intimamente relacionadas ao splicing. Mutações nos íntrons não codificantes geralmente não levam a erros na formação de proteínas. No entanto, se ocorrer uma mutação em uma parte de um íntron que seja importante para a regulação do splicing, isso pode levar a um splicing defeituoso do pré-mRNA. O mRNA maduro resultante codifica então proteínas defeituosas ou, no pior dos casos, proteínas prejudiciais. É o caso, por exemplo, de alguns tipos de talassemia beta, uma anemia hereditária. Outros representantes de doenças que se desenvolvem dessa forma são, por exemplo, a síndrome de Ehlers-Danlos (EDS) tipo II e a atrofia muscular espinhal.