Aula: RNA Regulatório

Transcrição

1 Universidade Estadual de Campinas Instituto de Biologia Aula: RNA Regulatório Disciplina: BG515 PED: Nathalia Volpi

2 Dogma Central da Biologia Fonte: 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

3 Classes de RNA RNA Codante Não Codante mrna trna rrna snrna snorna sirna mirna Transcrição/Tradução Splicing/Processamento RNA de interferência Controle da expressão gênica

4 RNA de interferência Descoberta Napoli e Jorgesen os primeiros a relatar o fenômeno. Grobhans and Filipowicz, v451 pp 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

5 Decifrando o processo de RNAi RNA de interferência 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:

6 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

7 RNA de interferência Principais tipos de RNAs de interferência nt Característica sirna mirna Origem Clivagem Ação Alvo mrna, Transposon ou Vírus RNA dúplice ou unifilamentar que forma longos grampos com pareamento perfeito Ativam degradação do mrna, outros inibem transcrição, metilação do DNA Genes dos quais são transcritos RNA transcrito de genes distintos, introns e exóns de mrna RNA unifilamentar que forma curtos grampos Pareamento não é perfeito Ativam degradação do mrna, outros inibem tradução Outros genes além dos quais são transcritos Pierce, Benjamin A. ISBN

8 Mecanismo Básico RNA de interferência microrna sirna 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

9 Grobhans and Filipowicz, v451 pp Nature, 2008

10 sirna Outra forma de ação Pierce, Benjamin A. ISBN

11 Nível elevado de ApoB Predisposição a Doença arterial coronariana Diminuir o nível de ApoB Diminui lipoproteínas Diminui Colesterol Zimmermann et al 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

12 RNA regulatório em Doenças mir-200 Regulação da transição do tecido epitelial para o mesenquimal Câncer alterações epigenéticas que afetam a produção do mirna

13 Estratégias Terapêuticas

14 Encontrado em procariotos e eucariotos. Mais comum em bactérias - Regulam 4% dos genes Sequências de RNA dentro do mrna Encontrados tipicamente na 5 UTR Ribointerruptores 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

15 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 February 20; 136(4): doi: /j.cell

16 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-6- fosfato (GlcN6P).

17 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

18 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

19 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

20 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 February 20; 136(4): doi: /j.cell

21 Sistema de defesa em Bactérias - CRISPR/Cas Young III, Science 321 (2008):

22 Referências Livros Pierce, Benjamin A., tradução Motta P.A. Genética: Um enfoque Conceitual., Terceira Edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, ISBN Lewin s Genes X. 10th ed./ [edited by] Jocelyn E. Krebs, Stephen T. Kilpatrick, Elliot S. Goldstein ISBN Artigos Young III, Science 321 (2008): Waters and Storz. Cell February 20; 136(4): doi: /j.cell Blencowe and Khanna. Nature. 2007, vol 447; p 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 doi: /nrg3074 Zimmermann et al. (2006). RNAi mediated gene silencing in non-human primates. Nature. V.441 (4). doi: /nature04688 Grobhans and Filipowicz, v451 pp Nature,