2. MUDANDO CONCEITOS
Por meio de um mecanismo chama do splicing alternativo
- do inglês splíce (emendar) — a informação armazenada nos
genes de organismos complexos pode ser editada de várias formas,
especificando duas ou mais proteínas diferentes. Ao comparar o
genoma humano com o de outros organismos, os cientistas se dão
conta da dimensão do papel do splicing alternativo em muitos seres
que possuem conjuntos de genes relativamente semelhantes. Além
disso, dentro de um organismo, o splicíng alternativo permite que
vários tipos de tecido realizem funções diversas, trabalhando a
partir da mesma coleção limitada de genes.
3. RESUMO / C OMPLEXIDADE
• As instruções de um gene podem ser editadas por um mecanismo
celular para ter vários significados, o que permite a um universo pequeno
de genes que codificam proteínas dar origem a uma variedade protéica
bem maior.
• Já se sabia que o processamento alternativo das mensagens genéticas
era possível. Mas só quando o seqüenciamento do genoma dos humanos
e de outros organisrnos se tornou disponível para comparação lado a
lado é que os geneticistas se deram conta da disseminação do splicing
alternativo em organismos complexos. Esse mecanismo contribui para
diferenciar criaturas com conjuntos genéticos semelhantes.
• O splicing alternativo permite que um número mínimo de genes
produza e mantenha organismos altamente complexos, orquestrando
quando,como e qual tipo de proteínas devem gerar. Em breve, os
humanos devem ser capazes de controlar o processamento de seus
próprios genes para combater doenças.
4. UM GENE, MUITAS PROTEÍNAS
DNA Expressão clássica de um gene
Uma seqüência de DNA é
transcrita numa cópia de uma
só fita de RNA.
Pré-RNAm
O mecanismo celular faz o
splicing. Os íntrons, com seus
pontos de splicing 5’e 3’ são
removidos e descartados e os
éxons são ligados numa versão
de (mRNA) maduro.
O mRNA maduro do gene,
será traduzido numa proteína
pela célula.
5. SPLICING ALTERNATIVO
A transcrição inicial do gene
pode ser de várias formas em
que a atividade de splicing está
representada em linhas
tracejadas.
Um éxon pode ser deixado
de fora (a).
O mecanismo de splicing
pode reconhecer os pontos
de splicing alternativos 5‘
para um íntron (b)
ou os pontos de splicing 3’
(c).
Um íntron pode ser mantido
na transcrição final de mRNA
(d).
E éxons podem ser mantidos
num sistema de exclusão
mútua (e)
6. MÁQUINA DE EMENDAR
EM ORGANISMOS COMPLEXOS, dois níveis diferentes de equipamento molecular
estão envolvidos no splicing das transcrições pré-mRNA. O chamado
mecanismo basal, encontrado em todos os organismos cujos genomas possuem
íntrons, foi bastante conservado ao longo da evolução, dos fungos até os seres
humanos. Ele consiste em cinco moléculas de RNA nuclear de pequeno peso
molecular (nRNAs) identificadas como U 1, U2, U4, U5 e U6. Essas moléculas se
aliam a até 150 proteínas para formar um complexo químico chamado
spliceossomo, responsável por reconhecer os locais onde os íntrons começam e
terminam, removendo-os da transcrição pré-mRNA e ligando os éxons para
formar o mRNA.
Quando a transcrição do pré-RNAm ocorre, o spliceossomo executa sua edição.
Em organismos complexos, esse processo é controlado por proteínas reguladoras
do splicing (SR), que definem os éxons e encaminham os spliceossomos para
pontos de splicing específicos.
7. DEFINIÇÃO DO ÉXON
Uma proteína SR se liga a cada éxon na transcrição em uma seqüência
particular de nucleotídeos chamada ativador exônico de splicing (ESE). A ligação da
proteína SR define o éxon para o mecanismo de processamento, ao recrutar moléculas
de RNA nucleares de pequeno peso molecular [nRNAs] chamadas Ul e U2 para o
ponto de splicing em ambas as extremidades a íntrons adjacentes.
8. FORMAÇÃO DO SPLICEOSSOMO
Quando os nRNAs originais
reconhecem os pontos de
splicing do íntron, formam
um complexo com outros
nRNAs e mais de 100
proteínas. Esse complexo,
chamado spliceossomo,
elimina os íntrons e une os
éxons para produzir um
RNA mensageiro maduro
(mRNA).
9. SUPRESSÃO DO SPLICING
Uma proteína SR também pode inibir em vez de aumentar a ligação dos nRNAs, e nesse
caso a seqüência à qual ela se liga é chamada de supressor exônico de splicing (ESS).
A proteína SR portanto pode fazer com que um éxon seja deixado de fora do mRNA final.
Em humanos e outros mamíferos, essa deleçâo de éxons é a forma mais freqüente de
splicing alternativo.
10. C ONSIDERAÇÕES I.
Vantagens no Splicing Alternativo.
• Mais de 90 mil proteínas sem precisar de 90 mil genes.
• Cada gene dá origem a 3 mRNAs diferentes.
Elementos Alu
• São sequências curtas de DNA (300 nucleotídeos) capazes de gerar cópias de si
e depois inserí-las no genoma em posições aleatórias.
• O genoma humano possui cerca de 1,4 milhão de cópias Alu que continuam se
expandindo a um ritmo de uma nova inserção a cada 100 ou 200 nascimentos.
• Ao inserir um éxon alu, as células são capazes de produzir uma nova proteína.
• Os Alu já foram considerados “DNA lixo”.
11. C ONSIDERAÇÕES II.
• Cerca de 5% dos éxons que sofrem Splicing alternativo contém uma sequência Alu.
• É provável que um éxon nasça quando um elemento Alu “pula” para dentro de um
íntron de um gene, sem nenhuma consequência negativa.
• Através de mutações casuais o Alu conseguiu transformar o íntron em um éxon.
• Mutações como esta são observadas durante a divisão celular.
Problemas: quando o éxon Alu é incluído em todos os mRNA produzidos pelo
gene ( devido a ausência da proteína anterior.
Já foram identificadas 3 doenças provocadas por sequências Alu.
• Síndrome de Alport.
• Síndrome e Sly.
• Atrofia girata de coróide e de retina.
12. C ONSIDERAÇÕES III.
Acima de tudo, o splicing explica como a tremenda diversidade entre
humanos, camundongos e talvez de todos os mamíferos pôde se originar a partir de
genomas tão semelhantes.
A evolução funciona apresentando novas opções aos organismos, e depois
selecionando as vantajosas. Novas proteínas criadas pela inclusão de éxons derivados de
Alus, portanto, provavelmente ajudaram a fazer do ser humano a espécie que somos
hoje. E mais estudos sobre o splicing alternativo prometem melhorar nossa qualidade de
vida.
Material extraído da Revista:
• SCIENTIFIC AMERICAN
• No 36 - Maio de 2005.
