microrna - genômica, biogênese, mecanismo e função

MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism, and Function

DAVID P. BARTEL

Cell, v. 116, 2004. p. 281-297

São pequenos RNAs, com cerca de 20-22 nucleotídeos,resultantes da clivagem de um RNA maior nãocodificante que possui uma estrutura secundária emgancho.

Os miRNAs ligam-se ao complexo RISC (complexo deindução do silenciamento de RNA) e direcionam aclivagem de mRNAs com os quais têmcomplementaridade ou fazem repressão da traduçãoficando ligados ao mRNA impedindo sua tradução peloribossomo.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Micro-RNA

Portanto, tem reconhecido papel importante naregulação dos genes. Embora este termo tenha sidoutilizado apenas desde 2001.

Semelhante, mas distinto, de outro tipo de pequenoRNA, conhecido como RNA de pequena interferência(siRNA), este possui cerca de 20-25 nucleotídeos. Osmecanismos que estes utilizam para regular os genessão apenas ligeiramente diferentes, bem como suacodificação no genoma.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Micro-RNA

Em outros estudos, Andrew Grimson, colaborador nolaboratório de Bartel, afirma que os “microRNAs afetama maioria dos genes humanos codificadores deproteínas, tanto a nível funcional, quanto evolutivo”.

Em artigo publicado em janeiro/2005 (Cell), Bartel eseus colaboradores demonstraram que milhares degenes humanos continham porções de microRNAs emsuas sequências. Estas apresentam-se evolutivamenteconservadas no mesmo local, no mesmo gene emespécies diferentes (ex.: rato e galinha).

Fonte: Whitehead Institute for Biomedical Research. "MicroRNAs Have Shaped The Evolution Of The Majority OfMammalian Genes." ScienceDaily, 29 November 2005.

PARÁLOGO:Genes não correspondentes, na mesma ou emdiferentes espécies.

ORTÓLOGO:Genes correspondentes em diferentes espécies.

Fonte: BARTEL, David P. MIcroRNAs: Genomics, biogenesis, mechanism , and function. Cell, v.116, jan.2004. p.281-297.

O intrigante para Bartel e os pesquisadores é que aevolução conseguiu preservar estes miRNAs nesteslocais mais do que o esperado pelo acaso.

Todavia, Bartel e seus colaboradores conseguiramtambém comprovar que mesmo que não hajaconservação dos miRNAs no DNA, ainda sim elesexercem suas funções reguladoras.


Uma ideia emergente sobre os miRNAs é que elesfrequentemente agem para reduzir a quantidade deproteína que o gene é estimulado a produzir, mas semdesligá-los todos de uma só vez.

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Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=_-9pROnSD-A

Os miRNAs estão deixando uma pegada evolucionáriana maior parte do genoma dos mamíferos. Algunsgenes tentam preservar os sítios benéficos, enquantooutros tentam evitar o surgimento de mutações nocivasà célula.


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Pesquisadores da Faculdade de Medicina de RibeirãoPreto (FMRP) da USP descobriram, após estudos comanimais, que um miRNA participa na artrofia muscularinduzida pelo diabetes.

Houve aumento da expressão do miRNA LET-7b nosmúsculos esqueléticos dos ratos. Segundo eles, temsido demonstrado que a expressão alterada de váriosmiRNAs está associada ao câncer e doençascardiovasculares.

Fonte: http://www.usp.br/agen/?p=37449

O trabalho desenvolvido pela pós-graduanda ThaísAmaral Sousa, sob orientação do Prof. Fernando Luiz DeLucca, recebeu o prêmio de melhor trabalhoapresentado RNA interference and micro-RNA EuropeConference 2010, em Dublin, Irlanda.

Fonte: http://www.usp.br/agen/?p=37449

No artigo, Bartel conta que o gene (LIN-4) conhecidopor controlar o tempo de desenvolvimento larval deCaenorhabditis elegans não codifica uma proteína, aocontrário, produz um par de pequenos RNAs.


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LIN-4 tem complementaridade em vários sítios 3’UTR(sequência do RNAm que não é traduzida em proteína,esta sequência contém bases de regulação datranscrição e tradução), inclusive no gene LIN-14.


Todavia, não houve alteração significativa sobre aquantidade de RNAm transcrito no gene LIN-14. Estespequenos RNAs regulam a expressão do gene LIN-14que, por sua vez, dispara as divisões celulares de C.elegans de primeiro para o segundo estágio larval.

• Controle da proliferação celular;• Morte celular;• Metabolismo de gorduras em moscas;• Modelação neuronal em nematoides;• Modulação da diferenciação de linhagens

hematopoiéticas em mamíferos• Controle de desenvolvimento de folhas e flores em

plantas.


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Sete anos após a descoberta dos RNAs curtos de LIN-4não havia nenhuma outra evidência de outros RNAssemelhantes em nematoides (não codificantes).


Até a descoberta de LET-7, outro gene de C. elegans,que codifica um RNA de 22 nt. Este gene promove atransição de larvas tardias para a fase de célula adulta,da mesma forma que LIN-4 faz no primeiro estágiolarval para o segundo.

LIN-4 e LET-7 no início foram chamados de stRNAs(RNAs curtos e temporais). Menos de um ano depois,vários laboratórios descobriram pequenos RNAs nãocodificantes:


• 20 novos genes de Drosophila sp.• 30 novos genes no ser humano.• 60 novos genes em nematóides.

O termo miRNA foi utilizado para substituir e referir-seaos stRNAs e todos outros pequenos RNAs comcaracterísticas semelhantes, mas funçõesdesconhecidas.


Apenas a minoria (1/4 dos miRNAs humanos) sãoformados dos íntrons do pré-RNA. A maioria dospequenos RNAs são transcritos a partir dos seuspróprios promotores, mas sim transformados a partirdos íntrons, como visto por muitos snoRNAs.

A expressão de miRNA é muito abundante em algumascélulas de vermes adultos, algumas delas chegam acompor 50.000 moléculas, quantidade superior aosnRNA U6 do spliceossomos.


Evidenciaram também que cada tipo de célula emmamíferos, em desenvolvimento distinto, podeapresentar um perfil de expressão de miRNAs diferente,fornecendo espaço para a “microgestão” a saída dotranscriptoma.

Como regentes de uma orquestra genética, os miRNAs controlam a expressãodos genes envolvidos em uma ampla gama de processos, desde odesenvolvimento de células-tronco para doenças como o câncer.

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Os miRNAs de vegetais e animais diferem em algunsaspectos relacionados à sua biogênese. As principaisdiferenças estão no tamanho das alças e tronco domiRNA.


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Pouco se sabe sobre a transcrição de LIN-4 ou qualqueroutro gene de miRNAs. Alguns residentes em íntronspossuem tendência a partilhar seus elementos deregulação e transcrito primário com pré-RNAm.


Acredita-se que seja a RNA Polimerase II a enzimaresponsável pela transcrição de miRNAs, pois é elaquem produz alguns RNAs não codificantes (snoRNAs,snRNAs do spliceossomo). Também a RNA Pol III, porcausa do tRNA, 5S rRNA e o snRNA U6.


1° Passo: Liberação do tronco (60-70 nt) dopri-RNAm realizado pela Drosha RNAse III.

2° Passo: RAN-GTP/Exportin-5 transporta opré-miRNA do núcleo para o citoplasma.

3° Passo: Uma RNAse endonuclease IIIchamada Dicer corta a outra extremidadenão madura, deixada pela Drosha.

4° Passo: A Helicase separa a fita dupla depré-miRNA.

5° Passo: A fita única com tamanho maior(Drosha em animais) se liga ao complexoRISC, agora então madura para silenciar..

Trata-se de um conjunto de proteínas que demonstrampossuir afinidade com RNAs, que auxiliará o miRNA nabusca, identificação de similaridade e silenciamento doRNAm específico.

Fonte: Watson, Baker, Bell, Gann, Levine e Losick. Biologia molecular do gene. p. 568.

Pesquisadores conseguiram demonstrar que o RISCtambém pode ser direcionado ao núcleo pelo siRNA(small interfering RNA) e ali se associar com regiões dogenoma que são complementares ao siRNA.

Os miRNAs podem direcionar o complexo RISC pararegular negativamente a expressão de um gene atravésde dois mecanismos pós-trancricionais: clivagem doRNAm ou bloqueio da tradução.


O que define qual mecanismo será utilizado é asimilaridade do miRNA com o mRNA. Se tiver suficienteserá utilizado a clivagem, se não, o bloqueio.

Estas duas classes de pequenos RNAs silenciadores nãopodem ser distinguíveis por sua composição química oumecanismo de ação, apenas por sua origem e o tipo degene que silenciam.



A grande maioria das consequências fenotípicascausadas por miRNAs de interrupção ou alteração daproteína gerada ou não, são desconhecidas. Asimulação computacional tem sido utilizada comoauxílio sobre este entendimento.



Apenas dois anos (2002) desde que a abundância degenes miRNAs foi relatado, houve um rápido progressona catalogação dos genes miRNA, determinando seuspadrões de expressão, identificando seus objetos deregulação e oferecendo esperança de que umaterapêutica precisa para os animais e plantas sejautilizado num tempo muito breve.


Quais são as enzimas que fazem parte do processo dematuração (transcrição) de um miRNA?

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