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O genoma humano tem pouco mais de 20.000 genes que codificam proteínas. No entanto, produz pelo menos dez vezes mais moléculas de RNA não codificantes diferentes, que muitas vezes podem assumir mais de uma forma. Pelo menos parte deste estrutura de RNA é funcional em fisiologia ou fisiopatologia. Em uma revisão convidada para Nature Reviews Genética, Danny Incarnato, geneticista molecular da Universidade de Groningen (Holanda), e seu colega Robert C. Spitale, da Universidade de Irvine, na Califórnia (EUA), descrevem maneiras de desenvolver o potencial ainda inexplorado das estruturas de RNA. Seu artigo foi publicado em 8 de novembro.
O RNA talvez seja mais conhecido como o intermediário entre o genoma e a síntese de proteínas: as moléculas de RNA mensageiro copiam o código genético de um gene no núcleo da célula e o transportam para o citoplasma, onde os ribossomos traduzem o código em uma proteína. No entanto, o RNA também é um regulador-chave de quase todos os processos celulares e acredita-se que as estruturas adotadas pelas moléculas de RNA sejam muitas vezes fundamentais para suas funções.
Função
Danny Incarnato, Professor Assistente de Genética Molecular, há muito se interessa pelo papel das estruturas de RNA na célula e trabalha em métodos para elucidar as diferentes estruturas nas células vivas. Então, quando ele foi convidado a escrever uma revisão sobre estruturas de RNA, ele aceitou sem hesitar. ‘E fiquei feliz em convidar meu amigo e colega Robert Spitale, um dos pioneiros da ‘revolução do RNA’, para se juntar a mim.’
Nos últimos anos, o conhecimento das moléculas de RNA na célula aumentou dramaticamente. O projeto ENCODE revelou o grande número de RNAs não codificantes nas células; em células humanas, mais de dez vezes maior do que o número de genes codificadores. ‘Nem todos têm uma função’, enfatiza Incarnato. “Mas muitos o fazem, e no que diz respeito à sua variedade, mal arranhamos a superfície.”
Pesquisa de drogas
Diferentes tipos de RNAs não codificantes são conhecidos há muito tempo e também ficou claro que sua estrutura poderia desempenhar um papel importante. Um exemplo são os riboswitches: RNAs que podem responder a mudanças no ambiente externo mudando de forma, o que por sua vez pode afetar a atividade genética específica. “Também sabíamos que as moléculas de RNA podem atuar como enzimas”, diz Incarnato. “E, claro, ribossomos são estruturas de RNA.” Assim, as moléculas de RNA podem atuar como sensores, catalisadores, interruptores ou andaimes e afetar a tradução do RNA, mas também podem afetar a degradação do RNA e o splicing alternativo.
Portanto, não é surpresa que os RNAs tenham ganhado força rapidamente na pesquisa de drogas. No entanto, nosso conhecimento do ‘structurome’ ainda é muito limitado. “Até agora, analisamos quase exclusivamente estruturas únicas. Mas as moléculas de RNA são muito dinâmicas e moléculas com a mesma sequência podem assumir formas diferentes’, explica Incarnato. “Devido à forma como essas estruturas foram determinadas, muitas vezes são médias de todas as conformações possíveis de uma única molécula.”
vírus de RNA
Incarnato foi pioneiro em métodos para descobrir a heterogeneidade estrutural das moléculas de RNA. “Podemos combinar isso com sequenciamento de RNA de alto rendimento para sondar a heterogeneidade estrutural.” Em alguns casos, as diferentes estruturas são apenas um ‘subproduto evolutivo’, enquanto em outros casos são funcionais. Incarnato: ‘Desta forma, as moléculas de RNA podem regular praticamente qualquer coisa dentro de uma célula e, portanto, desempenhar um papel tanto na fisiologia quanto na fisiopatologia.
Embora os desenvolvimentos neste campo sejam rápidos, eles não ocorrem de maneira muito ordenada. Incarnato: ‘Existe pesquisa farmacêutica aplicada ao lado de muita pesquisa fundamental.’ Interferir nos RNAs pode ser uma maneira importante de combater doenças, incluindo aquelas causadas por vírus de RNA, como o SARS-CoV2. “Ainda assim, não temos a menor ideia sobre os efeitos fora do alvo. Para moléculas pequenas que interferem com enzimas específicas, como quinases, painéis de perfil estão disponíveis para avaliar perfis fora do alvo. No entanto, não sabemos quantos RNAs têm formas semelhantes. Nós realmente precisamos de um mapa claro do RNA structurome.’
Programas
Outro problema é que, em muitos casos, é impossível saber qual das diferentes versões estruturais de uma determinada molécula de RNA é responsável por sua função ou disfunção. “E além disso, os RNAs podem interagir e criar redes regulatórias complicadas. Portanto, também precisamos de uma compreensão mais profunda de como isso funciona nas células.’
Há muito trabalho ainda a fazer. Além disso, o software é importante; programas de computador são necessários para traduzir análises bioquímicas de RNAs em suas diferentes estruturas. Incarnato: ‘Em nosso campo, você precisa saber tanto sobre codificação quanto sobre sequenciamento de alto rendimento. Todos nós estamos em casa tanto em laboratórios úmidos quanto em bioinformática.’
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