Aula RNA Regulatório- BG515
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Universidade Estadual de Campinas Instituto de Biologia Aula: RNA Regulatório Disciplina: BG515 PED: Nathalia Volpi Dogma Central da Biologia Fonte: http://nossobioma.blogspot.com.br/2010/04/dogma-central-da-biologia.html Hoje se sabe que o RNA NÃO é apenas uma molécula intermediária Existem diferentes classes de RNA e dentre elas alguns podem atuam no regulação de determinados genes Classes de RNA RNA Não Codante Codante mRNA tRNA rRNA snRNA snoRNA Splicing/Processamento Transcrição/Tradução siRNA miRNA RNA de interferência Controle da expressão gênica RNA de interferência Descoberta • 1990 - Napoli e Jorgesen os primeiros a relatar o fenômeno. Grobhans and Filipowicz, v451 pp. 414-416 Nature, 2008 Objetivo :Superexpressar o gene da chalcone sintase (CHS) para produzir flores com coloração mais forte. Resultado: Produziu flores brancas ou com regiões brancas HIPÓTESE: O gene extra cosuprimiu o gene endógeno RNA de interferência Decifrando o processo de RNAi • 1998 – Fire & Mello – Caenorhabditis elegans – O efeito de silenciamento - dsRNA (RNA dupla-fita) → silenciamento dos genes alvo – específico e pós-transcricional. – Andrew Fire e Craig Mello ganharam prêmio Nobel em 2006 Fenótipo indicando perda de função do gene Fonte:http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/advanced.html RNA de interferência Para que serve? • Limitar a invasão de genes exógenos – Vírus e Transposons •Regular a expressão de genes endógenos: → Mudanças a na estrutura da cromatina → Tradução →Destino e Proliferação Celular →Morte Celular • Ferramenta Biotecnológica Pierce, Benjamin A. ISBN 978-85-277-1664-2 RNA de interferência Principais tipos de RNAs de interferência – 20-25 nt Característica siRNA miRNA Origem mRNA, Transposon ou Vírus RNA transcrito de genes distintos, introns e exóns de mRNA Clivagem RNA dúplice ou unifilamentar que forma longos grampos com pareamento perfeito RNA unifilamentar que forma curtos grampos Pareamento não é perfeito Ação Ativam degradação do mRNA, outros inibem transcrição, metilação do DNA Ativam degradação do mRNA, outros inibem tradução Alvo Genes dos quais são transcritos Outros genes além dos quais são transcritos Pierce, Benjamin A. ISBN 978-85-277-1664-2 RNA de interferência microRNA Mecanismo Básico • dsRNA precursor é clivado pela enzima DICER em fragmento com 20-25nt •Um dos filamentos é incorporado ao complexo RISC e o outro é degradado •RISC liga-se a sequência complementar - geralmente região 3’- no mRNA siRNA Grobhans and Filipowicz, v451 pp. 414-416 Nature, 2008 siRNA – Outra forma de ação Pierce, Benjamin A. ISBN 978-85-277-1664-2 • Nível elevado de ApoB – Predisposição a Doença arterial coronariana •Diminuir o nível de ApoB – Diminui lipoproteínas – Diminui Colesterol • Zimmermann et al. 2006 RNAi para diminuir ApoB e Colesterol Encapsularam ApoB-siRNA em lipídio (SNALP) •Descoberta: apoB-siRNA silenciava gene apoB após 48 hrs e isso causava uma diminuição significativa do colesterol RNA regulatório em Doenças mIR-200 – Regulação da transição do tecido epitelial para o mesenquimal Câncer – alterações epigenéticas que afetam a produção do miRNA Estratégias Terapêuticas Ribointerruptores • Encontrado em procariotos e eucariotos. • Mais comum em bactérias Regulam 4% dos genes •Sequências de RNA dentro do mRNA • Encontrados tipicamente na 5’ UTR •Se ligam a moléculas ou íons metálicos •Formam estruturas secundárias que afetam a expressão do mRNA Edwards, A. L. & Batey, R. T. (2010) Riboswitches: A Common RNA Regulatory Element. Nature Education 3(9):9 Regulação de RNA em Bactérias Ribointerruptores • A ligação de metabólitos pode aumentar ou diminuir a expressão do mRNA de diferentes formas dependendo o gene Waters and Storz . Cell. 2009 February 20; 136(4): 615–628. doi:10.1016/j.cell.2009.01.043. Ribointerruptores que funcionam como Ribozimas • Ribozima – Capacidade catalítica • Gene glmS da bactéria Bacillus subtilis – mRNA codifica a enzima glutamina-frutose-6-fosfato amidotransferase – sintetiza glicosamina-6fosfato (GlcN6P). Ribointerruptores em Eucariotos • Gene NMT1 envolvido na biossintese de vitamina B1 em Neurospora • Controle de Splicing alternativo - TTP bloqueia splicing e forma mRNa não-funcional Blencowe and Khanna. Nature. 2007 , vol 447; p. 391- 393 Pequenos RNAs em Bactérias - sRNAs • Tamanho - Maiores que em eucariotos - 50 a 200pb • Regulação - vários ou apenas um transcrito • Complementariedade com o alvo – apenas uma região • Modos de ação: → Prevenindo a expressão → Afetando o processamento do RNA produzido → Afetando a tradução → Afetando a estabilidade do RNA Pequenos RNAs em Bactérias - sRNAs •RNAs antissentido são complementares a mRNAs e se ligam impedindo a tradução. Baixa osmolaridade Alta osmolaridade Resulta em menos proteína na membrana e menor entrada de substância Clusters of Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats CRISPR/Cas • Sistema de defesa – Eubactéria e Archeae •Resistência a futuras infecções por fagos • 8 Genes cas – onde 5 formam um complexo chamado Cascade •CRISPR – é transcrito como um RNA longo que é processado em um RNA curto de cerca de 57pb que é complementar ao DNA do fago Waters and Storz . Cell. 2009 February 20; 136(4): 615–628. doi:10.1016/j.cell.2009.01.043. Sistema de defesa em Bactérias CRISPR/Cas Young III, Science 321 (2008): 922-923 Referências Livros Pierce, Benjamin A., tradução Motta P.A. Genética: Um enfoque Conceitual., Terceira Edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. ISBN 978-85-277-1664-2 Lewin’s Genes X. 10th ed./ [edited by] Jocelyn E. Krebs, Stephen T. Kilpatrick, Elliot S. Goldstein. 2011 ISBN 978-0-7637-6632-0 Artigos Young III, Science 321 (2008): 922-923 Waters and Storz . Cell. 2009 February 20; 136(4): 615–628. doi:10.1016/j.cell.2009.01.043. Blencowe and Khanna. Nature. 2007 , vol 447; p. 391- 393 Edwards, A. L. & Batey, R. T. (2010) Riboswitches: A Common RNA Regulatory Element. Nature Education 3(9):9 Esteller M. (2011). Non coding RNA. Nature Reviews Genetics. V 12 pp. 861-874 doi:10.1038/nrg3074 Zimmermann et al. (2006). RNAi mediated gene silencing in non-human primates. Nature. V.441 (4). doi: 10.1038/nature04688 Grobhans and Filipowicz, v451 pp. 414-416 Nature, 2008 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/advanced.html
