Biologia Molecular

A biologia molecular é a área da biologia que estuda as biomoléculas a nível celular, com especial destaque para o DNA, os RNAs e as proteínas.

Dogma Central:

O básico da biologia molecular consiste em uma série de eventos envolvendo as biomoléculas e pode ser simplificado em 3 sentenças:

O DNA contém e transmite as informações genéticas de um indivíduo. Ele só pode surgir a partir de um outro molde de DNA pré-existente, por meio de um processo chamado de replicação.
O RNA é o intermediário para a síntese proteica. Ele é polimerizado como uma fita complementar ao DNA, em um processo chamado de transcrição.
As proteínas dão efetivamente à célula suas características. Elas são sintetizadas nos ribossomos, usando como base as informações contidas no RNAm, através da ação dos tRNA.

As duas primeiras sentenças serão explicadas e aprofundadas nesta aula, enquanto a terceira, referente à tradução, será vista na aula de "Síntese proteica".

Replicação:

A replicação do DNA é o processo no qual uma dupla-fita de DNA, chamada de parental, é duplicada, gerando duas duplas-fitas. Esse processo em ordem cronológica é realizado pelas seguintes enzimas:

Topoisomerase: torce o DNA, desfazendo a dupla-hélice;
Helicase: enzima que é responsável pela quebra das interações de hidrogênio entre as fitas de DNA, induzindo a sua separação. Após a sua ação, proteínas chamadas de SSBP (proteínas ligantes a fitas simples) se ligam às fitas separadas e garantem que elas não se pareiem novamente;
RNA-Primase: essa enzima adiciona um fragmento de RNA (primer) complementar à fita de DNA que será replicada;
DNA-Polimerase: enzima responsável pela elongação da fita complementar de DNA. A DNA-polimerase é incapaz de iniciar um novo ponto de replicação, daí a importância do primer de RNA. Essa enzima sempre adiciona nucleotídeos à extremidade 3' da fita, sendo seu sentido, pois, 5'->3'. Após a polimerização, um outro sítio da enzima é responsável pela verificação do correto pareamento de bases e pela retirada de nucleotídeos pareados incorretamente;
Nuclease: sua função é de retirar o primer de RNA;
DNA-Polimerase (novamente): após a retirada do primer de RNA, a DNA-polimerase atua novamente, polimerizando uma fita de DNA sobre o "buraco" deixado pela retirada do primer;
DNA-Ligase: é responsável por ligar o fragmento de DNA polimerizado sobre o primer com a fita polimerizada anteriormente.

Transcrição:

Transcrição é o processo no qual uma fita de RNA é sintetizada a partir de uma fita de DNA. Esse RNA pode ser ribossômico, transportador, mensageiro, entre outros, sendo mais relevante o mensageiro, o qual contém os códons para a síntese proteica.

A produção do RNA acontece pela ação da RNA-polimerase, a qual é responsável por separar temporariamente as fitas de DNA e, ao mesmo tempo, catalisar a elongação de uma fita de RNA a partir do molde de DNA. Apenas uma das fitas é usada como molde nesse processo, o qual pode ocorrer simultaneamente em várias partes de um mesmo gene.

Com a polimerização, forma-se um RNAm imaturo (transcrito primário), o qual deve passar por uma série de processos antes de ir ao citoplasma celular a fim de ser traduzido. Alguns desses processos são:

Splicing: quando na forma imatura, o RNA apresenta regiões codificantes (éxons) e regiões não codificantes (íntrons). O splicing consiste na retirada dos íntrons desse RNA.
Adição do cap 5': consiste na adição de um trifosfato de metilguanisina à extremidade 5' do RNA. Esse nucleotídeo modificado garante maior estabilidade ao RNAm e auxilia na interação do RNA com o ribossomo.
Poliadenilação: é o processo de adição de diversas adeninas à extremidade 3' do RNA, formando a cauda poli-A. Isso também garante a estabilidade do mRNA.

Exceções ao Dogma:

Embora o dogma central seja válido para a maioria das células, há algumas exceções envolvendo vírus, sendo elas:

Transcrição Reversa: consiste na produção de DNA a partir de um molde complementar de RNA, catalisada pela enzima transcriptase reversa. Essa reação ocorre em vírus das classes 6 e 7, de acordo com a classificação de Baltimore, como o HIV e o HPV;
Replicação de RNA: é a polimerização de uma fita de RNA complementar a uma outra fita de RNA, usada como molde. Isso ocorre pela ação da RNA-polimerase dependente de RNA, que está presente em vírus de RNA de senso negativo para produzir a fita de senso positivo, que é usada como mRNA.

Aula elaborada por Igor Bersanetti Gabilondo