Qual a diferença entre DNA e RNA?

Atualizado em 02/07/2022 - Por: Marcus Cabral

Imagem: Pixabay

A genética é uma importante área da biologia e, para entendê-la melhor, é fundamental conhecer os conceitos, funções, aplicações e diferenças entre DNA e RNA, dois ácidos nucleicos essenciais para a criação e reprodução da vida. 

Índice de Conteúdo

O que é DNA?Estrutura do DNAFunções do DNAO que é RNA?Estrutura do RNATipos de RNARNA mensageiro (RNAm)RNA transportador (RNAt)RNA ribossomal (RNAr)Replicação e transcrição do DNATranscrição do DNA para RNAReconhecimento da fita molde de DNAInício da transcriçãoElongaçãoTérmino

O que é DNA?

O DNA (ácido desoxirribonucleico) é o material genômico das células, ou seja, ele contém as informações genéticas usadas no desenvolvimento e funcionamento de todos os organismos vivos conhecidos. O DNA, juntamente com o RNA e as proteínas, é uma das três principais macromoléculas essenciais para a vida.

A maior parte do DNA está localizada no núcleo, embora uma pequena quantidade possa ser encontrada nas mitocôndrias (DNA mitocondrial). Dentro do núcleo das células eucarióticas, o DNA é organizado em estruturas chamadas cromossomos. Já o conjunto completo de cromossomos em uma célula compõe seu genoma. O genoma humano possui aproximadamente 3 bilhões de pares de bases de DNA, organizados em 46 cromossomos. A informação transportada pelo DNA é mantida na sequência de pedaços de DNA, chamados genes.

Estrutura do DNA

A molécula de DNA é composta por três substâncias químicas: as bases nitrogenadas, chamadas Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G); a pentose, que é um açúcar que possui moléculas formadas por cinco átomos de carbono; e o fosfato, um radical de ácido fosfórico.

Os dois filamentos que constituem o DNA enrolam-se um sobre o outro, unindo-se através de pontes de hidrogênio, que se formam entre as quatro bases nitrogenadas dos nucleotídeos. As bases nitrogenadas possuem um ou dois anéis, que apresentam átomos de nitrogênio, e estão classificadas em dois grupos: as pirimidinas e purinas. 

As pirimidinas possuem somente um anel de seis átomos, sendo ele composto de carbono e nitrogênio. Enquanto isso, as purinas possuem dois anéis: um anel de seis átomos fusionados a um anel com cinto átomos. Citosina © e timina (T) são pirimidinas, enquanto a adenina (A) e a guanina (G) são purinas. As pontes de hidrogênio são formadas entre os pares de bases: A-T e C-G, ou seja, Adenina com Timina e Citosina com Guanina.

Funções do DNA

Como dissemos anteriormente, O DNA é extremamente importante para os seres vivos, pois armazena e transmite as informações genéticas.

O DNA também funciona como molde para a síntese da molécula de RNA. O DNA, portanto, é crucial para a síntese de proteínas, uma vez que contém as informações que comandam a síntese de RNA e o RNA, por sua vez, coordena a produção desses polipeptídeos. 

DNA e RNA: estruturas

O que é RNA?

Assim como o DNA, o RNA é um ácido nucleico, no caso, ácido ribonucleico. Essa molécula é crucial na síntese de proteínas, já que ela funciona como uma mediadora capaz de expressar as informações presentes no DNA. A molécula de RNA é formada a partir da molécula de DNA, no processo chamado de transcrição, que ainda veremos de forma mais detalhada.

Estrutura do RNA

O RNA é composto por uma cadeia de nucleotídeos. Cada um dos nucleotídeos, por sua vez, é formado por um grupo fosfato, um açúcar e uma base nitrogenada. No RNA, o açúcar é a ribose, e as bases nitrogenadas são a adenina, guanina, citosina e uracila. Assim como no DNA, os nucleotídeos estão ligados entre si por ligações fosfodiéster, ou seja, pontes de fosfato .

No entanto, é preciso ressaltar as diferenças entre RNA e o DNA. O açúcar encontrado no DNA é a desoxirribose, já no RNA, como você viu acima, é a ribose. Outra diferença importante é o fato de que o DNA é composto por uma dupla fita, enquanto o RNA é formado por uma fita única. Além disso, a Uracila só aparece no RNA.

Tipos de RNA

São três, os tipos de RNAs:

RNA mensageiro (RNAm)

O RNA mensageiro é responsável por codificar as proteínas, pois carrega as informações do DNA. Simplificadamente, é o RNAm que é traduzido no processo de formação das proteínas.

RNA transportador (RNAt)

Também chamado de RNA de transferência,o RNA transportador é o responsável por levar os aminoácidos que formarão a nova proteína. O RNAt identifica a sequência de três nucleotídeos que codificam um aminoácido (códon) e garante que o aminoácido correspondente àquela informação seja adicionado à cadeia em formação.

RNA ribossomal (RNAr)

O RNA ribossomal  forma os ribossomos, que são os locais onde ocorrem a síntese de proteínas. Além disso, cerca de 80% do RNA presente na célula é desse tipo.

Replicação e transcrição do DNA

A divisão celular é essencial para que as células se multipliquem e os organismos cresçam. A replicação do DNA deve ocorrer para transmitir fielmente o material genético para as células descendentes.  

Para que o processo de replicação aconteça, o DNA desenrola-se parcialmente, dessa forma,  é iniciada a síntese de uma nova fita, a partir da fita de DNA já existente. Esse processo é considerado semi conservativo, afinal o novo DNA formado apresenta uma fita do DNA original, mas também uma nova.

Passando ao processo de transcrição, o DNA é usado para a formação de uma molécula de RNA. Nessa ação, o DNA abre-se em um ponto, e uma das fitas é usada como molde para a síntese de RNA. À medida que o RNA é transcrito, o DNA vai se fechado novamente.

Transcrição do DNA para RNA

Agora vamos entender melhor como ocorre a transcrição do DNA para RNA.

Reconhecimento da fita molde de DNA

Primeiramente, o DNA e as polimerases do RNA (enzimas catalisadoras da reação) estão livres na célula e podem se encontrar ao acaso, porém a transcrição só tem início quando a enzima encontra e liga-se a fita molde de DNA. Quando isso acontece, a dupla-hélice é desenrolada e as fitas são separadas.

Início da transcrição

Em seguida, a polimerase ligada à fita inicia o processo de transcrição, adicionando os primeiro nove nucleotídeos da seqüência de RNA. Essa fase é chamada de fase de iniciação.

Continua depois do anúncio

Elongação

Logo após a produção de aproximadamente nove nucleotídeos, a polimerase do RNA passa a se deslocar pela molécula de DNA, desenrolando sua hélice e produzindo uma molécula de RNA, cada vez mais alongada. O DNA já transcrito volta a ser enrolado, quase que imediatamente, recompondo a sua dupla-hélice. Esse processo é chamado de fase de elongação.

Término

Quando a polimerase do RNA encontra a seqüência de terminalização, o RNA para de ser transcrito. A partir desse momento, nenhuma outra base nitrogenada é incorporada ao RNA. A seqüência de DNA que contém os genes sinalizadores do término é chamada de região terminalizadora.

Fonte: https://socientifica.com.br/ 

Estudo avança compreensão de como surgem as doenças autoimunes

05 de julho de 2018

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – O sistema imunológico humano às vezes falha em sua função de reconhecer tecidos e órgãos como elementos próprios do corpo e passa a atacá-los como se fossem estranhos. Esse erro de identificação é denominado autoimunidade agressiva e desencadeia doenças como a síndrome poliglandular autoimune tipo 1 (APS-1) e o diabetes mellitus do tipo 1.
Nos últimos anos descobriu-se que dois genes, que atuam nas células da medula do timo (células mTEC), controlam a autoimunidade agressiva: o Fezf2 (sigla em inglês de forebrain-expressed zinc finger 2) e, principalmente, o Aire (sigla em inglês de autoimmune regulator).

Pesquisadores da USP usam ferramenta de edição em gene que desempenha papel-chave na eliminação das células autoagressivas e no controle do surgimento de doenças, como o diabetes mellitus do tipo 1 (imagem de imunofluorescência de células mTEC, onde o núcleo celular está em azul e os pontos vermelhos são a proteína AIRE / Karina F. Bombonato-Prado (FORP-USP)) 

 

 Um grupo de pesquisadores das faculdades de Medicina (FMRP) e de Odontologia de Ribeirão Preto (FORP) da Universidade de São Paulo (USP) usou o sistema CRISPR/Cas9 – uma ferramenta de edição do DNA – para manipular o gene Aire e, dessa forma, entender melhor como ele atua no controle de doenças autoimunes.
O estudo, resultado de um projeto de pesquisa apoiado pela FAPESP e do trabalho de mestrado de Cesar Augusto Speck-Hernandez feito na FMRP-USP, foi publicado na revista Frontiers in Immunology.
“Usamos, pela primeira vez, o CRISPR/Cas9 para ‘anular’ o Aire em células mTEC de camundongos cultivadas in vitro [fora do corpo dos animais] e estudar o efeito da perda de função desse gene”, disse Geraldo Aleixo Passos, professor da FMRP e da FORP-USP e coordenador do projeto, à Agência FAPESP.

Passos explica que as doenças autoimunes são desencadeadas por autoanticorpos (que reagem contra o próprio corpo) ou pelos linfócitos T autoagressivos. Essas células, provenientes dos “timócitos”, são “educadas” na glândula do timo (um órgão torácico, situado logo à frente do coração) para não atacar os elementos próprios do corpo.

Quando essa educação falha, o timo deixa escapar para o resto do corpo linfócitos T autoagressivos que podem agredir órgãos, como a glândula suprarrenal (causando a síndrome APS-1) ou o pâncreas, onde destroem as células produtoras de insulina e provocam o surgimento do diabetes mellitus do tipo 1.
Pesquisadores da área de imunologia sempre associaram a função do gene Aire com a eliminação dos timócitos autoagressivos, pois os pacientes com a síndrome APS-1, por exemplo, apresentam mutações na sequência do DNA desse gene. Mas ainda não havia uma demonstração cabal que validasse essa associação.

“Decidimos testar a hipótese de que o gene Aire estaria envolvido na eliminação dos timócitos autoagressivos ao controlar a adesão física ou contato deles com as células mTEC. Sem o contato físico com as células mTEC os timócitos autoagressivos não são eliminados”, disse Passos.

Edição do gene

Os pesquisadores intuíram que, se os pacientes com doenças autoimunes apresentam mutações no Aire, o gene perderia a função de controlar a adesão entre as células mTEC e os timócitos autoagressivos.

A fim de testar essa hipótese, eles usaram o CRISPR/Cas9 para romper o DNA do gene Aire de células mTEC de camundongos e provocar mutações nele, a fim de possibilitar a perda de sua função original.

Para funcionar, um gene tem que estar íntegro, ou seja, não pode ter mutações deletérias. Quando o DNA dele é rompido por meio do CRISPR/Cas9, a célula dispara um sistema emergencial de “reparo” para reunir novamente a dupla fita antes que ela morra. Como esse sistema de reparo não é muito eficiente, a própria célula gera erros na sequência do gene-alvo, que resultam em mutação, explicou Passos.

“O gene-alvo mutante geralmente perde a sua função original e isso ocasiona algum problema na célula mutante”, disse.
Os pesquisadores da USP observaram que as células mTEC Aire mutantes se mostraram m
enos capazes de aderir aos timócitos quando comparadas
com as células normais, chamadas Aire selvagens.

Ao fazer o sequenciamento do transcriptoma, ou seja, do conjunto completo dos RNAs mensageiros (mRNAs, codificadores de proteínas) das células mTEC Aire mutantes e das selvagens, eles observaram que o gene Aire também controla mRNAs codificadores de proteínas envolvidas com a adesão célula-célula.

Em um estudo anterior, feito durante o trabalho de mestrado de Nicole Pezzi, sob orientação de Passos, os pesquisadores demonstraram por meio de uma técnica de silenciamento gênico, chamada RNA interferente, que o gene Aire realmente controla a adesão entre as células mTEC e os timócitos.

“Essas novas constatações reforçam a tese de que o gene Aire está implicado na adesão mTECs-timócitos, que é um processo essencial para eliminação das células autoagressivas e prevenção das doenças autoimunes”, disse Passos, pesquisador associado ao Centro de Pesquisa em Doenças Inflamatórias (CRID), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP.

Na avaliação dele, a utilização da técnica CRISPR/Cas9 abre perspectivas importantes de pesquisa no sentido de “editar” o genoma das células mTEC de camundongos de laboratório de modo a “mimetizar” as mutações do gene Aire encontradas nos pacientes com doenças autoimunes.

“Isso facilitará muito as pesquisas sobre o efeito das mutações patogênicas do gene Aire. Como os genomas do homem e do camundongo são muito parecidos em termos de sequências de DNA [mais de 80% de identidade], poderemos continuar a utilizar o CRISPR/Cas9 nas células desse animal para estudar os mecanismos da autoimunidade agressiva que acontece em humanos e quem sabe, no futuro, tentar corrigi-los”, disse Passos.

O artigo Aire disruption influences the medullary thymic epithelial cell transcriptome and interaction with thymocytes (doi: 10.3389/fimmu.2018.00964), de Cesar A. Speck-Hernandez e outros, pode ser lido na revista Frontiers in Immunology em www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2018.00964/full.