O MRNA é um mensageiro importante, transportando as instruções para a vida do DNA para o resto da célula. ktsimage / iStock via Getty Images Plus
Uma estrela surpreendente da resposta à pandemia do coronavírus foi a molécula chamada mRNA. É o ingrediente chave na Pfizer e Moderna Vacinas para o covid19. Mas o mRNA em si não é uma invenção nova do laboratório. Evoluiu há bilhões de anos e é encontrado naturalmente em todas as células do corpo. Os cientistas pensam RNA originado nas primeiras formas de vida, mesmo antes de o DNA existir.
Aqui está um curso intensivo sobre o que é mRNA e o importante trabalho que ele faz.
Conheça o intermediário genético
Você provavelmente conhece o DNA. É a molécula que contém todos os seus genes escritos em um código de quatro letras - A, C, G e T.
O RNA mensageiro carrega informações genéticas do DNA no núcleo altamente protegido para o resto da célula, onde estruturas chamadas ribossomos podem construir proteínas de acordo com o projeto do DNA. ttsz / iStock via Getty Images Plus
O DNA é encontrado dentro das células de todos os seres vivos. É protegido em uma parte da célula chamada núcleo. Os genes são os detalhes no projeto do DNA para todas as características físicas que o tornam único.
Mas a informação de seus genes tem que ir do DNA no núcleo para a parte principal da célula - o citoplasma - onde as proteínas são montadas. As células dependem de proteínas para realizar os muitos processos necessários para o funcionamento do corpo. É aí que entra o RNA mensageiro, ou simplesmente mRNA.
Seções do código de DNA são transcritas em mensagens curtas que são instruções para fazer proteínas. Essas mensagens - o mRNA - são transportadas para a parte principal da célula. Uma vez que o mRNA chega, o a célula pode produzir proteínas particulares a partir dessas instruções.
A sequência de DNA de fita dupla é transcrita em um código de mRNA para que as instruções possam ser traduzidas em proteínas. Alkov / iStock via Getty Images Plus
A estrutura do RNA é semelhante à do DNA, mas tem algumas diferenças importantes. O RNA é uma fita simples de letras de código (nucleotídeos), enquanto o DNA é de fita dupla. O código de RNA contém um U em vez de um T - uracila em vez de timina. Ambas as estruturas de RNA e DNA têm uma espinha dorsal feita de moléculas de açúcar e fosfato, mas O açúcar do RNA é a ribose e o do DNA é a desoxirribose. O açúcar do DNA contém um átomo de oxigênio a menos e essa diferença se reflete em seus nomes: DNA é o apelido de ácido desoxirribonucléico, RNA é ácido ribonucléico.
Cópias idênticas de DNA residem em cada célula de um organismo, de uma célula pulmonar a uma célula muscular e um neurônio. O RNA é produzido conforme a necessidade em resposta ao ambiente celular dinâmico e às necessidades imediatas do corpo. O trabalho do mRNA é ajudar a acionar a maquinaria celular para construir as proteínas, conforme codificadas pelo DNA, que são apropriadas para aquele tempo e lugar.
A processo que converte DNA em mRNA em proteína é a base de como a célula funciona.
Programado para se autodestruir
Como mensageiro intermediário, o mRNA é um importante mecanismo de segurança na célula. Impede que invasores sequestrem a maquinaria celular para produzir proteínas estranhas porque qualquer RNA fora da célula é instantaneamente direcionado para destruição por enzimas chamadas RNases. Quando essas enzimas reconhecem a estrutura e o U no código do RNA, elas apagam a mensagem, protegendo a célula de instruções falsas.
O mRNA também dá à célula uma maneira de controlar a taxa de produção de proteína - ligando ou desligando os projetos conforme necessário. Nenhuma célula deseja produzir todas as proteínas descritas em todo o seu genoma de uma só vez.
As instruções do RNA mensageiro são programadas para se autodestruir, como um texto que desaparece ou uma mensagem instantânea. As características estruturais do mRNA - o U no código, sua forma de fita simples, açúcar ribose e sua sequência específica - garantem que o mRNA tenha uma meia-vida curta. Esses recursos se combinam para permitir que a mensagem seja “lida”, traduzida em proteínas e, em seguida, rapidamente destruída - em minutos para certas proteínas que precisam ser rigidamente controladas ou em algumas horas para outras.
Assim que as instruções desaparecem, a produção de proteína é interrompida até que as fábricas de proteína recebam uma nova mensagem.
Aproveitando mRNA para vacinação
Todas as características do mRNA feitas de grande interesse para desenvolvedores de vacinas. O objetivo de uma vacina é fazer com que seu sistema imunológico reaja a uma versão inofensiva ou parte de um germe para que, quando você encontrar a coisa real, esteja pronto para combatê-la. Os pesquisadores encontraram uma maneira de apresentar e proteger uma mensagem de mRNA com o código de uma porção da proteína spike na superfície do vírus SARS-CoV-2.
As vacinas de RNA mensageiro fazem com que o corpo do receptor produza uma proteína viral que estimula a resposta imune desejada. Trinset / iStock via Getty Images Plus
A vacina fornece mRNA suficiente para produzir apenas o suficiente da proteína spike para que o sistema imunológico de uma pessoa gere anticorpos que os protegem caso sejam expostos ao vírus posteriormente. O mRNA da vacina é logo destruído pela célula - assim como qualquer outro mRNA seria. O mRNA não pode entrar no núcleo da célula e não pode afetar o DNA de uma pessoa.
Embora sejam novas vacinas, o tecnologia subjacente foi inicialmente desenvolvido há muitos anos e melhorou incrementalmente ao longo do tempo. Como resultado, as vacinas foram bem testado para segurança. O sucesso dessas vacinas de mRNA contra COVID-19, em termos de segurança e eficácia, prevê um brilhante futuro para novas terapias de vacinas que pode ser rapidamente adaptado para novas ameaças emergentes.
Os ensaios clínicos em estágio inicial usando vacinas de mRNA já foram realizados para influenza, zika, raiva e citomegalovírus. Certamente, cientistas criativos já estão considerando e desenvolvendo terapias para outras doenças ou distúrbios que possam se beneficiar de uma abordagem semelhante à usada para as vacinas contra COVID-19.
Sobre o autor
Penny Riggs, Professor Associado de Genômica Funcional e Vice-Presidente Associado de Pesquisa, Universidade Texas A & M
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Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
