O RNA é um ácido nucleico versátil que funciona na transferência de informação, catálise, regulação gênica e estrutura celular. Sua expressão e identidade são analisadas usando sequenciamento de RNA e Northern blot. Diferentemente do DNA, o RNA é tipicamente de fita simples, contém ribose em vez de desoxirribose e usa uracila no lugar de timina. O grupo hidroxila 2’ da ribose torna o RNA quimicamente mais reativo que o DNA.
RNA Mensageiro
O RNA mensageiro carrega informação genética do DNA para o ribossomo para a síntese proteica. Em eucariotos, o pré-mRNA sofre processamento extenso. Uma capa de 7-metilguanosina é adicionada à extremidade 5’, protegendo o transcrito da degradação e facilitando o início da tradução. Uma cauda poli-A de 100 a 250 resíduos de adenina é adicionada à extremidade 3’, aumentando a estabilidade e a exportação do núcleo. Os íntrons são removidos por splicing, permitindo que um único gene produza múltiplas variantes proteicas através do splicing alternativo.
RNA Transportador
O RNA transportador é a molécula adaptadora que traduz o código genético. Cada tRNA tem uma estrutura secundária característica em folha de trevo com três alças-haste e uma haste aceptora. A alça do anticódon contém três bases que pareiam com o códon do mRNA. A extremidade 3’ sempre carrega a sequência CCA, onde o aminoácido é ligado. Os tRNAs são extensivamente modificados, com mais de 100 modificações de base diferentes identificadas. As aminoacil-tRNA sintetases ligam o aminoácido correto a cada tRNA, um processo chamado carregamento, que requer ATP e garante a fidelidade da síntese proteica.
RNA Ribossômico
O RNA ribossômico é o componente catalítico e estrutural dos ribossomos. Em E. coli, o ribossomo 70S consiste em uma subunidade grande 50S contendo rRNA 23S e 5S e uma subunidade pequena 30S contendo rRNA 16S. Em eucariotos, o ribossomo 80S tem subunidades 60S e 40S com rRNAs correspondentemente maiores. O rRNA 23S da subunidade grande catalisa a formação da ligação peptídica, tornando o ribossomo um ribozima. As sequências de rRNA são altamente conservadas e são usadas extensivamente em análise filogenética.
RNA Nuclear Pequeno
Os RNAs nucleares pequenos são componentes do spliceossomo, o complexo que remove íntrons do pré-mRNA. Os principais snRNPs, U1, U2, U4, U5 e U6, reconhecem sítios de splicing e catalisam a reação de splicing através de interações RNA-RNA. O U1 snRNA pareia com o sítio de splicing 5’, e o U2 snRNA reconhece o ponto de ramificação. O spliceossomo se monta passo a passo, sofrendo múltiplos rearranjos conformacionais alimentados por hidrólise de ATP.
MicroRNA e RNA Interferente Pequeno
Os microRNAs são pequenos RNAs não codificantes de cerca de 22 nucleotídeos que regulam a expressão gênica pós-transcricionalmente. Eles são transcritos como miRNAs primários, processados no núcleo pela Drosha e exportados para o citoplasma onde a Dicer produz o miRNA maduro. O miRNA é carregado no complexo de silenciamento induzido por RNA, onde pareia com mRNAs alvo, tipicamente na região 3’ não traduzida, levando à repressão traducional ou degradação do mRNA.
Os RNAs interferentes pequenos são derivados de moléculas de RNA de fita dupla mais longas de origem exógena, como RNA viral. Eles seguem uma via semelhante, mas tipicamente mostram complementaridade perfeita com seus alvos, levando à clivagem do mRNA em vez de repressão traducional. A via de interferência de RNA é um mecanismo de defesa antiviral conservado e uma poderosa ferramenta de pesquisa.
RNA Longo Não Codificante
Os RNAs longos não codificantes são transcritos com mais de 200 nucleotídeos que não codificam proteínas. Eles regulam a expressão gênica através de diversos mecanismos, incluindo remodelação da cromatina, regulação transcricional e processamento pós-transcricional. O XIST medeia a inativação do cromossomo X em fêmeas revestindo o cromossomo X inativo e recrutando modificações repressivas da cromatina. Outros lncRNAs funcionam como arcabouços para complexos proteicos, iscas para fatores de transcrição ou guias para enzimas modificadoras da cromatina.
Outros RNAs Funcionais
Vários tipos adicionais de RNA realizam funções especializadas. A ribonuclease P é um ribozima que processa precursores de tRNA. O RNA da partícula de reconhecimento de sinal faz parte do complexo que direciona proteínas para o retículo endoplasmático. O RNA da telomerase fornece o modelo para o alongamento dos telômeros. Os RNAs CRISPR guiam proteínas Cas para ácidos nucleicos estranhos na imunidade adaptativa bacteriana. Os ribosswitches são elementos de RNA na região 5’ não traduzida de mRNAs que ligam diretamente metabólitos e regulam a expressão gênica sem envolvimento de proteínas.
