Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

Moléculas de RNA são ácidos nucleicos de fita simples essas moléculas desempenham um papel importante na síntese de proteínas, pois está envolvido na transcrição, decodificação e tradução do código genético para síntese de proteínas. RNA significa ácido ribonucleico e, como o DNA, os nucleotídeos de RNA contêm três componentes:

  • Uma base nitrogenada
  • Um açúcar de cinco carbonos
  • Um grupo fosfato

As bases nitrogenadas de RNA incluem  adenina (A) ,  guanina (G) ,  citosina (C) e  uracila (U) . O açúcar de cinco carbonos (pentose) no RNA é ribose.

Apesar de fita simples, o RNA nem sempre é linear, ele possui capacidade de dobrar e formar estruturas tridimensionais complexas em forma de  laços (loops hairpin). Pares de adenina com pares de uracila (AU) e guanina com citosina (GC). Loops hairpin são comumente observados em moléculas de RNA, como RNA mensageiro (mRNA) e RNA de transferência (tRNA).

Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

Blythwood, 2016

Tipos de RNA

Existem vários tipos de ácido ribonucleico ou RNA, mas a maioria do RNA se enquadra em uma das três categorias:

  • mRNA ouRNA mensageiro
    mRNA transcreve o código genético do DNA em uma forma que pode ser lida e usada para produzir proteínas. O mRNA transporta informação genética do núcleo para o citoplasma na célula. Durante a transcrição, certas proteínas chamadas fatores de transcrição desenrolam a fita de DNA e permitem que a enzima RNA polimerase transcreva apenas uma única fita de DNA. O DNA contém as quatro bases nucleotídicas adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T) que estão emparelhadas (AT e CG). Quando a RNA polimerase transcreve o DNA em uma molécula de mRNA, a adenina emparelha-se com pares de uracila e citosina com guanina (AU e CG). No final da transcrição, o mRNA é transportado para o citoplasma para a conclusão da síntese de proteínas.
  • rRNA ou RNA Ribossomal
    É um componente das organelas celulares chamadas ribossomos. Um ribossomo consiste de proteínas ribossômicas e rRNA. Os ribossomos são tipicamente compostos por duas subunidades: uma subunidade grande e uma subunidade pequena. Subunidades ribossômicas são sintetizadas no núcleo pelo nucléolo. Os ribossomos contêm um local de ligação para o mRNA e dois locais de ligação para o tRNA localizados na grande subunidade ribossomal. Durante a tradução, uma pequena subunidade ribossômica se liga a uma molécula de mRNA. Ao mesmo tempo, uma molécula de tARN iniciadora reconhece e se liga a uma sequência especifica do códon na mesma molécula de mARN. Uma grande subunidade ribossomal então se junta ao complexo recém formado. Ambas as subunidades ribossomais deslocam-se ao longo da molécula de mARN traduzindo os códons em mARN numa cadeia polipeptídica à medida que vão aumentando. O RNA ribossômico é responsável por criar as ligações petídicas entre os aminoácidos na cadeia polipeptídica. Quando um códon de terminação é atingido na molécula de mRNA o processo de tradução termina. A cadeia polipeptídica é libertada da molécula de tARN e o ribossomo divide-se novamente em subunidades grandes e pequenas.
  • tARN ou RNA de Transferência
    Como o rRNA, o tARN está localizado no citoplasma celular e está envolvido na síntese de proteínas. Sua função é traduzir a mensagem dentro das sequências de nucleotídeos do mRNA em sequências específicas de aminoácidos que são unidas para formar uma proteína. O RNA de transferência tem a forma de uma folha de trevo com três alças em gancho. Ele contém um sítio de ligação de aminoácidos em uma extremidade e um local na alça intermediária chamada de site anticódon. O anticódon reconhece uma área específica no mRNA chamado de códon. Um códon consiste em três bases nucleotídicas contínuas que codificam para um aminoácido ou sinalizam o fim da tradução.

Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

LadyofHats, 2009

Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

ToNToNi, 2007

Fontes:

1- https://www.nature.com/nrm/focus/rna/index.html

2 – https://www.nature.com/articles/nrg3722.pdf

A pandemia acelerou o processo de estudo das vacinas com a tecnologia mRNA, nunca antes oferecidas ao mercado em grande escala. Hoje, o mundo conta com duas opções aprovadas em alguns países como Reino Unido, Estados Unidos, Canadá e Israel: a da empresa alemã BioNTech em parceria com a farmacêutica Pfizer, que demonstrou uma taxa de eficácia de 95% na prevenção da covid-19, e da Moderna, uma desenvolvedora de vacinas com sede em Massachusetts, nos EUA, em parceria com o National Institutes of Health, com taxa de eficácia de 94,1%.

A vantagem dessa tecnologia é dispensar o cultivo de vírus em laboratório (como requer a CoronaVac, produzida a partir do vírus inativado). Os imunizantes são criados a partir da replicação de sequências de RNA por meio de engenharia genética, o que torna o processo mais barato e mais rápido. A aprovação das vacinas de terceira geração, como são chamadas, representam um marco para a ciência.

Nunca tínhamos chegado a resultados tão eloquentes quanto os que estão sendo observados agora. Existe um histórico recente de outros testes com vacinas de mRNA: contra a febre do Nilo ocidental, que teve bons resultados, mas não chegou ao mercado. Outro imunizante desse tipo chegou a ser utilizado emergencialmente para uma espécie de teste durante a última epidemia de Ebola. Mas a primeira que poderá ser utilizada em todo o mundo será essa, contra a covid-19. Fernando Spilki, presidente da Sociedade Brasileira de Virologia e professor da Universidade Feevale (RS)

Afinal, para que serve o RNA mensageiro na vacina?

Para produzir proteínas, nosso corpo naturalmente usa RNA, um tipo de ácido nucleico "primo" do DNA que funciona como um intermediador capaz de expressar as informações presentes no nosso código genético. Para simplificar, o RNA ajuda no processo de transcrição e tradução das nossas características genéticas (que estão sempre contidas no DNA).

Cada um dos três tipos tem uma função específica.

  • RNAr (RNA ribossômico): forma ribossomos que ligam aminoácidos em proteínas;
  • RNAt (RNA transportador): leva aminoácidos ao interior das células, até o local de síntese de proteínas;
  • RNAm (RNA mensageiro): transmite a mensagem genética para os ribossomos, indicando quais os aminoácidos e qual a sequência que devem compor as proteínas.

As vacinas de Pfizer e Moderna usam o RNA mensageiro para mimetizar a proteína spike, específica do vírus Sars-CoV-2 —causador da covid-19—, que o auxilia a invadir as células humanas. Essa "cópia", no entanto, não é nociva como o vírus, mas é suficiente para desencadear uma reação das células do sistema imunológico, que cria uma defesa robusta no organismo.

Até o início do século, a ciência não era avançada o suficiente para fazer com que o RNA mensageiro produzisse alguma proteína específica ao ser colocado dentro de um um organismo vivo. Isso por que a molécula com as instruções para a fabricação de proteínas era sensível e facilmente destruída.

A partir de 2005, pesquisas científicas começaram a difundir conhecimento adquirido sobre técnicas para tornar essa estrutura mais estável, como inseri-la em pequenas partículas de gordura.

Mesmo assim, devido à sua fragilidade, as moléculas de mRNA se desintegram rapidamente quando expostas à temperatura ambiente. Por isso, necessitam ser armazenadas em temperaturas baixas — o principal desafio dos países que aprovaram esses imunizantes.

Em laboratório, depois de criar a sequência genética capaz de induzir a produção de proteínas parecidas com a do novo coronavírus, o cientista a insere em partículas lipídicas — que são muito delicadas, daí a necessidade de temperaturas baixíssimas — e que possibilitam o transporte dessa sequência genética para dentro das células da pessoa vacinada. Flávio Guimarães da Fonseca, virologista do Centro de Tecnologia de Vacinas e pesquisador do Departamento de Microbiologia da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais)

Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

Um trabalho conjunto do sistema imune

"Em resumo, quando a sequência genética [que está dentro da vacina] entra na célula, ela induz a formação de uma proteína idêntica a do coronavírus. O sistema imunológico reconhece essa proteína e gera células de defesa ou anticorpos que protegem o organismo da infecção real", afirma Fonseca.

Uma explicação mais detalhada é que, após a injeção, o mRNA da vacina, ou a mensagem que ela carrega, é eventualmente destruído pela célula, mas o organismo já terá produzido muitos fragmentos das proteínas spike (aquelas que são idênticas ao do coronavírus), que podem ser absorvidos por um tipo de célula imunológica (chamada célula apresentadora de antígeno) que tem como função apresentar a célula "estranha" para uma célula T.

As células T têm funções imunológicas de respostas antivirais, seja através da produção de citocinas ou eliminando ativamente células infectadas.

Ao detectar os fragmentos da proteína spike, essas células agem eliminando as células infectadas com o vírus e enviam uma espécie de alarme que ajuda outras células do sistema imunológico a se organizarem para combater a infecção. É como se tivéssemos avisando o "exército de defesa" do nosso corpo para "acordar" porque tem um vírus estranho rondando por aí.

As células B, também agentes do sistema imunológico, podem encontrar com as proteínas spike na superfície das células vacinadas. Algumas dessas células B, se forem ativadas por células T auxiliares, começarão a proliferar e a liberar anticorpos que têm como alvo a proteína spike. Ou seja, é mais uma linha de defesa do nosso corpo.

As células apresentadoras de antígeno também podem ativar outro tipo de célula imune, a T killer, para procurar e destruir quaisquer células infectadas por coronavírus que exibam os fragmentos de proteína spike em suas superfícies: outra linha de defesa do organismo.

Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

Transporte e armazenamento são desafios

As vacinas ainda não foram aprovadas no Brasil e não há acordo firmado para fornecimento dos imunizantes com o governo federal, mas as especulações sobre como elas chegariam até nós já começaram.

Se houver a possibilidade desse tipo de vacina ser disponibilizada na rede pública, nosso programa nacional de imunizações não está preparado. Mayra Moura, diretora da SBIm (Sociedade Brasileira de Imunizações).

De acordo com a especialista, após saírem dos laboratórios, as vacinas devem ser levadas até um ponto de armazenamento central, que é de gestão federal e contém freezers preparados para atingir até -20ºC. Mas, ao chegarem aos postos e salas de vacina, de gestão municipal, são armazenadas a 2ºC a 8ºC.

A Pfizer, que criou um imunizante que precisa ser estocado a -75ºC, está construindo contêineres especiais com gelo seco e sensores térmicos para garantir que as vacinas possam ser transportadas e ainda permaneçam viáveis. Já a vacina da Moderna pede uma logística um pouco menos complicada —é necessário armazená-la a -20ºC.

No Brasil, os ultracongeladores, como são chamados os aparelhos capazes de estocar vacinas como essa, só são encontrados em laboratórios de empresas como farmacêuticas ou universidades.

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Prós da vacina de RNA

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Potencial de solução de combate muito rápido

    Manipulação de engenharia genética relativamente rápida de fazer

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Valor mais acessível

    Já que a replicação da tecnologia é simples

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Rendimento alto

    Muitas doses por litro

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Versatilidade

    Sua plataforma pode ser usada na formulação de outros imunizantes em epidemias futuras

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Produção segura

    Pode ser realizada em laboratórios comuns

Contras da vacina de RNA

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Não existe vacina genética no mercado

    O que naturalmente torna o processo de aprovação mais complexo

  • Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

    Sensibilidade

    Vacinas de mRNA são sensíveis a calor e luz, o que dificulta transporte e armazenamento

    Leia mais

Qual é o papel do RNA mensageiro e do RNA transportador na síntese de proteínas?

Vacinas de RNA não mexem no seu DNA

Embora algumas pessoas insistam em espalhar boatos de que a vacina possa alterar o DNA humano por conter sequenciamento genético, ela não tem esse poder. "As informações dos humanos estão no DNA. Para o vírus, o material genético é contido no RNA. Embora o RNA que imita as informações do vírus entre dentro das nossas células, ele não muda nosso DNA, pois são moléculas incompatíveis e não têm sequer a mesma localização", explica Fonseca.

Além disso, o corpo humano já tem, naturalmente, a presença dos ácidos RNA. "Todas as nossas células têm RNA, é como produzimos proteínas. Essa molécula vai servir de molde para a proteína, só que com a vacina, o molde imitará a proteína do vírus. Não há possibilidade de interferência no genoma", esclarece Luciana Barros de Arruda, microbiologista e professora da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro).

Fernando Spilki, professor da Universidade Fevalee, explica, ainda, que a interferência de um RNA no DNA ou integração no DNA é algo extremamente difícil de acontecer, mesmo em laboratório. "É muito improvável que vá acontecer em condições naturais —ainda mais se tratando de um RNA pequeno, como é o RNA mensageiro. O nível de segurança é extremamente alto e as vacinas que forem aprovadas pela Anvisa terão passado pelos testes necessários para garantir isso. A população não precisa se preocupar."

Marco da ciência

Com a aprovação das primeiras vacinas que utilizam RNA mensageiro, há a possibilidade de atuar mais rapidamente em futuras epidemias e evitar milhares de mortes com a criação mais ágil de um imunizante barato e de rápida produção —embora muitos países ainda enfrentem os desafios de logística e relacionados aos interesses políticos de seus governantes.

"A aprovação pode mudar a maneira como pensamos e produzimos vacinas daqui para frente. Abre espaço e caminho para uma maneira mais rápida e eficiente de produzir vacinas versáteis, que só trabalham com sequências, sem precisar cultivar o vírus em laboratórios", opina Natalia Pasternak, pesquisadora e doutora em microbiologia pela USP (Universidade de São Paulo).

Mas embora seja importante ter essa tecnologia utilizada e disponibilizada em caso de outras epidemias, é importante ressaltar que isso não a torna melhor do que outras. "Todas as vacinas que forem aprovadas terão níveis de segurança muito parecidos. Para a proteção da população, as pessoas devem estar prontas e dispostas para tomar a vacina que estiverem ao seu alcance", afirma Barros.

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Qual o papel do RNAm e do RNA transportador na síntese proteica?

Existem diferentes tipos de RNA: o mRNA contém as informações necessárias para síntese de proteínas, o tRNA transporta aminoácido e o rRNA forma os ribossomos. O RNA (ácido ribonucleico) é uma molécula importante para o organismo, pois é nela que estão as informações que garantirão a produção de proteínas.

Qual o papel do RNA mensageiro na síntese de proteínas?

RNA Mensageiro (RNAm): junto ao RNA ribossômico, ele auxilia na síntese de proteínas, orientando a ordem dos aminoácidos para a formação proteica. Ele é responsável por levar do núcleo celular até o citoplasma as informações genéticas recebidas do DNA.

Qual a função do RNA mensageiro e do RNA transportador?

Os mRNA são responsáveis por carregar a informação genética, determinando, portanto, a sequência de aminoácidos de uma proteína. O tRNA, por sua vez, é responsável por carregar os aminoácidos que formarão a proteína a ser sintetizada.

Qual o papel do RNA do RNA e do RNA na síntese proteica?

Nesse processo, o RNAm é lido nos ribossomos, e o RNAt carrega os aminoácidos necessários para formar a proteína. Podemos afirmar, portanto, que o RNA é uma molécula intermediária na síntese proteica, pois garante que o DNA seja traduzido em proteínas.