Ácidos nucleicos: as moléculas da vida

O DNA e RNA são macromoléculas denominadas ácidos nucleicos – compostas por subunidades chamadas nucleotídeos, aprenda mais sobre as funções de cada uma.

Quando ouvimos falar de material genético qual a primeira coisa que pensamos?

A maioria dos brasileiros quando ouve falar em material genético pensa, imediatamente, em “exame de DNA” ou “exame de paternidade”. Estes ficaram famosos nos programas que mesclavam sensacionalismo e humor na TV brasileira nos anos 2000. Na cabeça de outros, vêm as palavras “perícia criminal” ou “cena do crime”, justamente devido a séries criminais envolvendo detetives e policiais, tema também popular no início do século e que faz sucesso até hoje. Os mais aficionados vão lembrar de “genética forense”, ramo que investiga evidências genéticas encontradas em cenas de crimes.

Para introduzir este assunto, é preciso lembrar que, existem 2 tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico ou ADN, também chamado DNA (do inglês, deoxyribonucleic acid), e o ácido ribonucleico ou ARN, conhecido também como RNA (ribonucleic acid, em inglês). Eles fazem parte do nosso dia a dia e estão em todos os lugares onde há vida, compondo o material genético.

Em território brasileiro, por convenção, usamos as siglas DNA e RNA; enquanto em Portugal, e a maioria de suas ex-colônias, usa-se ADN e ARN, termos também utilizados na Espanha e América Latina. Independente da nomenclatura, a maioria das pessoas não sabe que tais estruturas químicas são de caráter ácido. Tampouco que DNA e RNA são macromoléculas denominadas ácidos nucleicos – compostas por subunidades chamadas nucleotídeos.

Embora seja o DNA chamado de molécula da vida, também pode-se dizer que os ácidos nucleicos são as moléculas da vida, uma vez que, ambas estão diretamente associadas com a perpetuação das espécies. Essas moléculas armazenam o “código químico” – na forma de pares de bases nitrogenadas – que controla a síntese proteica e, como consequência, possibilita a herança contínua de caracteres e comportamentos através de gerações sucessivas. Pode-se dizer, portanto, que tanto o DNA, quanto o RNA e os processos em que estão envolvidos, relacionam-se com as funções de armazenar, fazer uso e transmitir as informações genéticas.

Nucleotídeos

De certo modo, pode-se dizer que os nucleotídeos são “peças” do DNA e do RNA. Cada uma dessas subunidades conecta-se uma a outra por ligações químicas designadas “fosforodiéster” (Figura 2), resultando em macromoléculas de DNA ou RNA. Os nucleotídeos são divididos em 2 estruturas: nucleosídeos e bases nitrogenadas (Figura 1a).

  • Nucleosídeo: formado por um tipo específico de açúcar, ligado a um grupamento fosfato, que pode ser uma ribose ou uma desoxirribose. A distinção entre ribose e desoxirribose dá-se pela presença de um grupo “OH” (hidroxila) no RNA e ausência desse oxigênio no DNA (Figura 1b).
  • Bases Nitrogenadas: bases púricas ou purinas – adenina (A) e guanina (G) – e bases pirimídicas ou pirimidinas – citosina (C), timina (T) e uracila (U).
ácidos nucleicos
Figura 1a
ácidos nucleicos
Figura 1b

As bases nitrogenadas encontradas no DNA e RNA são as mesmas, com exceção da timina (exclusiva do primeiro) e a uracila (exclusiva do segundo). Portanto, durante o evento de transcrição, quando o RNA mensageiro – RNAm – for sintetizado a partir do molde de DNA, na posição onde houver uma adenina no DNA, seu correspondente no RNA será uma uracila.

Suponhamos as seguintes sequências de 6 bases de uma fita de DNA: “…CGA-TAT…” (fita 1) e “…GCT-ATA…” (fita 2). Vale lembrar que a fita de DNA é composta de 2 fitas complementares (explicado melhor no próximo tópico) as quais no exemplo são “fita1” e “fita2”. Se a fita molde for a fita 1 seu RNAm nesse trecho com 6 bases será “…GCU-AUA…” e se o molde for a fita 2 seu RNAm será “…CGA-UAU…”.

Ácidos nucleicos: DNA

ácidos nucleicos
Figura 2

Um dos componentes principais dos cromossomos, junto de proteínas específicas (divididas em ácidas e básicas), o DNA, apresenta-se em dupla fita – duas sequências nucleotídicas antiparalelas – sendo uma fita complementar a outra e em formato helicoidal devido a uma “torção” (conhecido como dupla hélice). Antiparalelas porque o final de uma fita corresponde ao início da outra fita, como se uma delas estivesse de cabeça para baixo (setas da Figura 2). As duas fitas ligam-se por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas adjacentes.

O pareamento entre as bases nitrogenadas das fitas de DNA não é ao acaso e pode ser conferido na Figura 2. Adenina e Timina pareiam-se por meio de 2 pontes de hidrogênio (dupla ligação, A=T) e Citosina e Guanina pareiam-se através de 3 pontes de hidrogênio (tripla ligação, C=G). Quanto à composição de sequências nucleotídicas, o DNA pode ser dividido em altamente repetitivo, moderadamente repetitivo e de sequências únicas. O DNA altamente repetitivo geralmente encontra-se em blocos no cromossomo, suas sequências repetidas situam-se uma após a outra de forma contínua. De outra forma, o DNA moderadamente repetitivo e o de sequências únicas apresentam-se dispersos pelo restante do cromossomo. A porção de cada uma dessas categorias varia muito entre as espécies.

O DNA pode apresentar diferentes tipos de conformações: DNA-A; DNA-B e DNA-Z. A conformação B é a mais estudada por ser a predominante no meio celular. As demais conformações podem ser induzidas por uma série de motivos ambientais ou estruturais, ou através da ligação de moléculas indutoras.

Ácidos nucleicos: RNA

O RNA, ao contrário do que muitos pensam, também está presente nos cromossomos – material genético propriamente dito – porém não tem função estrutural como os demais elementos (proteínas e DNA). No contexto cromossômico, o RNA desempenha funções ligadas à regulação da atividade dos genes. Embora o RNAr (ribossômico), RNAt (transportador) e o RNAm (mensageiro) sejam os mais conhecidos do público, existem centenas de tipos de RNA que desempenham diversas atividades. 

Existem os RNAs que exercem atividade catalítica, agindo como enzimas, conhecidas como ribozimas. Na formação das ligações peptídicas durante a produção de proteínas (as quais são sequências de peptídeos), por exemplo, há uma ribozima envolvida. Mas, em sua maioria, estão envolvidas em funções de processamento de diferentes tipos de RNAs. As ribozimas podem ser sintetizadas em laboratório para atacar sequências específicas de nucleotídeos, podendo assim serem usadas no tratamento de patologias, como por exemplo, o câncer. Outros exemplos são os RNAs autocatalíticos, moléculas de RNA que se auto-processsam, ou seja, “fazem” splicing de si mesmas (auto-splicing).

O RNA pode também desempenhar relevante papel na sinalização celular e regulação de genes por meio de RNAs de interferência (microRNAs e siRNA – do inglês small interfering). Isso se reflete em várias descobertas sobre o modo como as doenças se desenvolvem e funcionam, além de contribuir com a criação de novas formas de terapias. Atualmente sabe-se que microRNAs desempenham um papel crucial na patogênese da insuficiência cardíaca. Também foram associados RNAs de interferência a mecanismos celulares referentes à obesidade. O câncer é uma das patologias para a qual mais se tem conduzido pesquisas com a utilização desse tipo de RNA.

Testou-se em laboratório formas de se bloquear a atividade do HIV fazendo uso de RNAs de interferência. Em plantas, de fato, os RNAs de interferência desempenham importante papel na defesa do organismo contra ataques de vírus. O pareamento entre as bases nitrogenadas do DNA com o RNA durante os fenômenos da duplicação ou transcrição são semelhantes ao modo com que as fitas de DNA se unem, com uma diferença: adenina e uracila (A=U) pareiam-se através de uma dupla ligação – conforme explanado no tópico sobre nucleotídeos. Citosina e Guanina (C=G) pareiam-se via tripla ligação, como nas fitas de DNA.

Uma curiosidade sobre a molécula de RNA é que apesar de sempre ser lembrada como fita simples, é comum ela dobrar-se em si mesma e, então, as bases dessa fita simples pareiam entre si.

Referências

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GRIFFITHS, A. J. F.; MILLER, J. H.; SUZUKI, D. T.; LEWONTIN, R. C.; GELBART, W. M. Introdução a Genética. 7ª ed. New York: W.H. Freeman and Company, 2002. 860 p.

GUERRA, M. Introdução a Citogenética Geral. Rio de janeiro: Guanabara Koogan, 1989.142p

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NELSON, D.L.; COX, M.M. Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos. In: Lehninger Princípios de Bioquímica, 3ªed, São Paulo: Sarvier, 2002. Cap. 10.

OLIVEIRA-CARVALHO, V.; CARVALHO, V.O.; SILVA, M.M.; GUIMARÃES, G.V.; BOCCHI, E.A.. MicroRNAs: um novo paradigma no tratamento e diagnóstico da insuficiência cardíaca?Soc. Bras. Cardiol., 98 (2011), pp. 362-370

WATSON, J.D.; CRICK, F.H.C. Molecular Structure of Nucleic Acids. Nature, v. 171, p. 737 – 738. 1953.

2 comments
  1. Olá,
    Gostei do artigo, preciso desmistificar a imagem que criei na minha mente de que nunca conseguiria entender genética.
    Obrigado!

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