Anteriormente relegado a tarefas de serviço sob as moléculas de DNA, os ácidos ribonucleicos continuam a surpreender os cientistas com uma infinidade de papéis importantes na célula. Aqui estão apenas algumas poucas novidades.
Orquestradores da Execução
Células onde ocorrem erros devem ser mortas. A morte celular é um processo cuidadosamente controlado, envolvendo duas vias: autofagia (“auto-alimentação”) e apoptose (morte celular programada). A apoptose libera máquinas moleculares chamadas caspases que podem cortar os componentes de uma célula. Ambos os processos são bastante conhecidos, mas um artigo na PNAS relata a descoberta de um “micro-RNA” que desempenha um papel crítico no equilíbrio entre os dois. Bem-vinda, miRNA-378, ao papel de “capitão”:
A perda muscular e a fraqueza podem ser observadas sob condições fisiológicas ou patológicas, que são em parte devido a um desequilíbrio entre autofagia (“auto-alimentação”) e apoptose (“morte celular programada”). Como os microRNAs coordenam a autofagia e a apoptose na regulação metabólica da morte celular permanece em grande parte desconhecido. Este trabalho identifica o miR-378 como um componente crítico dos pontos de verificação metabólicos, que integra as informações metabólicas em uma resposta adaptativa para reduzir a propensão de miócitos [células musculares] a sofrerem apoptose aumentando a autofagia e suprimindo a apoptose via ação direta sobre as proteínas dependentes de fosfoinositídeos, quinase 1 e Caspase 9, respectivamente. Nosso estudo destaca o papel crucial do miR-378 na manutenção normal da homeostase muscular através da orquestração dos processos de autofagia e apoptose e fornece um potencial alvo terapêutico para o tratamento de miopatias. [Enfase adicionada.]
Observe o número de palavras de design nesta citação. O microRNA orquestra. Ele integra informações. Ele coordena o equilíbrio entre dois caminhos. Ele atinge outras moléculas. Ele equilibra e regula, garantindo que os pontos de verificação sejam respeitados. Como um “componente crítico” com um “papel crucial”, o miR-378 merece nosso respeito e gratidão. Veja o que acontece quando não desempenha seu papel na regulação metabólica “sofisticada” da morte celular: “nossos dados sugerem que a regulação negativa induzida pela inflamação do miR-378 pode contribuir para a patogênese da distrofia muscular”. Quem pensaria que uma cura poderia vir em uma pequena molécula de micro-RNA? Os microRNAs são pequenos, normalmente com 20 a 24 nucleotídeos de comprimento (NCBI). Ele desempenha um grande papel para um pequeno ator.
Atividade específica do site
Acredita-se que os microRNAs agem da mesma maneira, independentemente da localização. Zhang et al, escrevendo na Nature Structural and Molecular Biology, encontraram um que funciona apenas com FLAs (fase de leitura aberta). Isso sugere a excitante possibilidade de que alguns microRNAs “possam usar um mecanismo relacionado à qualidade da tradução para regular a tradução em células de mamíferos”.
Organização de RNA
Alguns pesquisadores retratados em notícias da Universidade de Montreal usam a frase arriscada “agora sabemos” em sua manchete: “Agora sabemos como as moléculas de RNA estão organizadas nas células”. Bem, talvez eles saibam um pouco sobre algumas moléculas de RNA, nomeadamente, as transcrições de RNA mensageiro que transportam informação genética para os ribossomas para tradução. Para facilidade de entendimento, no antigo documentário Desvendando o Mistério da Vida uma animação mostrou um desses mRNAs como uma molécula longa e rígida. Na verdade, devido às forças intermoleculares, os mRNAs se dobram e se compactam. A maioria dos bioquímicos acreditava que as extremidades se conectavam a um “complexo de circuito fechado” que permanecia estável. Usando microscopia de super-resolução, o autor principal, Daniel Zenklusen, e sua equipe ficaram “muito surpresos” ao descobrir que um “dogma de décadas” não estava correto:
Há muito se pensa que todas as moléculas de RNA mensageiro, ou mRNA, adquirem uma conformação específica durante a síntese de proteínas: as duas extremidades da molécula se juntam para formar um complexo estável, chamado loop fechado. Este novo estudo mostra que este modelo de longa data é simplista, de acordo com Zenklusen e sua equipe.
Seu artigo na Molecular Cell revela que alguns mRNAs se tornam muito compactos – tanto que eles resistem à tradução. Eles suspeitaram que essa compactação regula a tradução em proteínas:
Em colaboração com os laboratórios de Olivia Rissland, da Universidade do Colorado, e Bin Wu, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, os cientistas da UdeM descobriram que os RNAs mensageiros das células podem existir em muitas conformações, mas principalmente como moléculas muito compactas. Isto é mais pronunciado quando a síntese proteica é suprimida ou os RNAs mensageiros são sequestrados em compartimentos subcelulares específicos, como grânulos de estresse ….
Grânulos de estresse se parecem com os aglomerados inúteis que os patologistas encontram no cérebro em doenças neurodegenerativas. Esses aglomerados, no entanto, parecem desempenhar papéis ativos, regulando negativamente a tradução quando uma célula está sob estresse. Os aglomerados densos de RNA e proteína impedem a tradução, o que pode ser uma coisa boa em tempos ruins. Um artigo de 2016 da Trends in Molecular Biology indica que os grânulos de estresse devem ser importantes porque mutações neles podem levar a doenças degenerativas.
Os grânulos “são dinâmicos e mostram comportamentos semelhantes a líquidos, mas também contêm subestruturas estáveis. Talvez eles protejam os mRNAs e suas maquinarias relacionadas quando não é um bom momento para a tradução. “Formação de grânulos de estresse modula a resposta ao estresse, infecção viral e vias de sinalização”, dizem os autores. A capacidade destes grânulos de se deslocarem entre estados sólidos e líquidos está indubitavelmente relacionada à sua atividade.
Engenharia de estado sólido
Falando de comportamentos semelhantes aos líquidos, outro artigo sugeriu que a formação de “gotículas” líquidas é vital para a organização das células. Nem todos os componentes de uma célula são armazenados em organelas. Alguns flutuam no citoplasma. Como eles se mantêm organizados?
Cientistas sul-coreanos estão “tentando entender o design de interiores das células”, de acordo com as notícias do Institute for Basic Science. Qual o oposto de burro e descuidado? Assista sua descrição:
Como você imagina o interior das nossas células? Muitas vezes, comparadas a pequenas fábricas , as células descobriram maneiras inteligentes e sofisticadas de organizar seu “interior”. A maioria dos processos biológicos exige que as células reúnam seus “funcionários”, como proteínas e ácidos nucleicos (como o DNA), no momento certo. Cientistas do Center for Soft and Living Matter, do Institute for Basic Science (IBS, Coréia do Sul), explicaram como gotículas semelhantes a líquidos feitas de proteínas e DNA se formam in vitro. Atualmente, há um enorme interesse em entender os mecanismos moleculares por trás da criação de tais gotículas, pois está ligada a algumas doenças humanas, como a esclerose lateral amiotrófica (ELA). Os resultados, publicados como um artigo em destaque no Biophysical Journal, mostraram o quanto a sequência de DNA é importante na formação de tais gotículas.
As gotículas consistem em DNA, ATP e proteínas (e RNA, que são mencionados no artigo). Em experimentos com fitas de DNA personalizadas, eles encontraram diferenças na rigidez das hélices de DNA, dependendo se elas eram compostas de pares de bases AT ou pares de bases GC. As primeiras são mais rígidas; as últimas, mais fluidas, permitindo que eles se condensem em gotículas mais prontamente. Além disso, o ATP facilita a formação das gotículas.
Então, aqui temos outra maneira pela qual as células podem regular sua atividade, aproveitando as transições de fase sólida e líquida. Tudo isso está ligado à sequência de bases do DNA ou RNA.
Esta é uma plataforma perfeita para examinar como a flexibilidade dos ácidos nucleicos afeta a separação de fase líquido-líquido. “A parte mais fascinante é imaginar como as células podem tirar proveito dessa informação dependente de sequência para guiar e regular a separação de fase líquido-líquido in vivo”, conclui [Anisha] Shakya, [a principal contribuinte do estudo.]
Talvez agora possamos adicionar um “código de fase” às informações armazenadas na célula, o que afeta a atividade de componentes flutuando no citosol. Consistente com as previsões do Design Inteligente, quanto mais próximo você olha para a vida, melhor fica.
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Original: Evolution News. More Cellular Roles Found for RNA. November 15, 2018.
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