Tipos de sequências de DNA não codificantes

Pelo Dr. Liji Thomas, MDReviewed by Dr. Jennifer Logan, MD, MPH

O esquema genético para todas as formas de vida está na forma de ácido nucleico, sendo o mais comum o ácido desoxirribonucleico (ADN). Este químico carrega dentro da sua estrutura a capacidade de codificar todos os milhares de proteínas e outros elementos estruturais e funcionais necessários para construir o corpo do organismo, bem como para operar todos os processos de vida.

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No entanto, estas regiões codificadoras ou genes responsáveis pela produção real de proteínas constituem apenas cerca de 1,5% do DNA de um organismo. O resto é composto por ADN não codificador, por vezes referido como ADN não codificador.

No entanto, sabe-se agora que o ADN não codificador tem muitas outras funções essenciais, tais como a regulação da expressão genética através da activação ou desactivação das sequências codificadoras. Outras porções controlam ou modulam o nível dos genes que estão sendo decodificados. Assim, longe de ser ADN não codificado, este é melhor chamado ADN funcional, embora muitas das suas funções ainda estejam a ser descobertas.

Existem vários tipos de ADN não codificado ou não codificado. Alguns deles são descritos abaixo.

Genes não-codificadores de RNA

Algum DNA não-codificador é transcrito em, ou forma, uma espécie quimicamente relacionada chamada RNA, que é o verdadeiro mensageiro do plano genético para a célula. Estas moléculas incluem RNA transferido, RNA ribossomal, e RNA mensageiro, e estão todas envolvidas na produção de proteínas, ou tradução do DNA para o produto protéico final, dentro da célula. Elas mesmas não são proteínas e não dão diretamente origem a proteínas, ao contrário das seqüências de genes codificadores de proteínas dentro do DNA. No entanto, as sequências de DNA que codificam estas moléculas de RNA não são obviamente lixo.

Outros exemplos incluem o RNA Piwi-interactivo e o microRNA. Pensa-se que os microRNA são os reguladores da actividade translacional de quase um terço de todos os genes codificadores de proteínas entre os mamíferos. Eles estão sendo investigados por seus papéis possivelmente cruciais na progressão de certas doenças, como câncer e doenças cardíacas, bem como na resposta imunológica aos organismos infecciosos que entram no corpo.

Outra classe de RNA especializado é o longo RNA não codificador que tem múltiplos papéis na regulação gênica, incluindo durante a remodelação da cromatina, transcrição, regulação pós-transcrição e como fonte de siRNAs.

Elementos reguladores e introns

O DNA não codificador também é encontrado na forma de elementos cis e transreguladores que modulam a transcrição gênica. Eles são encontrados ou dentro de introns ou nas regiões não traduzidas nas extremidades de 5′ ou 3′ do gene. Cis e trans referem-se à sua localização dentro e entre cromossomos, respectivamente.

Um intron é um trecho de DNA não codificador incorporado à própria sequência genética. Introns são, portanto, DNA não codificador por definição, e são transcritos na molécula de RNA mensageiro preliminar, mas são então removidos para dar origem à forma madura. Eles podem desempenhar papéis reguladores no controle da atividade de tRNA e rRNA, assim como dos segmentos codificadores de proteínas, ou códons. No entanto, a maioria dos introns não são funcionais.

Todos os genes têm um sítio regulador chamado seqüência promotora, que é um segmento de DNA não codificador que é ligado por proteínas envolvidas no processo de transcrição. Tais seqüências promotoras não dão origem a nenhuma parte da proteína final, mas facilitam a transcrição de um gene em particular e são normalmente encontradas a montante da região codificadora.

Seqüências de reforço também influenciam a probabilidade de que um gene seja transcrito. As proteínas que ativam a transcrição ligam-se a essas curtas seqüências. Por outro lado, seqüências inibitórias (silenciadores) também podem estar presentes, as quais são abertas à ligação por proteínas inibitórias que reprimem ou reduzem as chances de transcrição. Seqüências silenciadoras são encontradas a uma pequena distância do gene que elas regulam, antes ou depois dele.

Super-enhancers são grupos de seqüências melhoradoras ligadas entre si por associação física ou funcional, e que estão ligadas à regulação de genes vitais para a identidade da célula, como os fatores de transcrição que determinam o tipo e a linhagem da célula.

Cuitos tipos de elementos reguladores podem estar presentes em alguns genes que requerem um alto grau de regulação.

Seqüências isoladoras também ligam proteínas reguladoras que agem de várias maneiras, como por exemplo, prevenindo a ação dos realçadores e assim restringindo o número de genes naquele conjunto, ou por inibir mudanças estruturais de DNA que poderiam reprimir a atividade do gene em questão. Estes são chamados de bloqueadores melhoradores e isoladores de barreira, respectivamente.

Pseudogenes

Um outro tipo de DNA não codificador é o pseudogene, que é uma sequência de DNA que se assemelha a um gene existente, mas que não é funcional. Pensa-se que estes são o resultado de mutações em genes funcionais que impedem a sua formação de proteínas funcionais ou inibem a sua transcrição. Podem também surgir como resultado de retro-transposição. A maioria parece ser não funcional.

algumas infecções virais também podem resultar em DNA não codificado como resultado de transcrição reversa. Este processo descreve o que acontece quando um RNA – portador de vírus como o HIV – infecta uma célula. Ele copia seu RNA na forma de DNA para o DNA hospedeiro, para que ele possa fazer a célula hospedeira realizar as várias operações necessárias para replicar e proliferar. Estas sequências de ADN derivadas viralmente podem sofrer mutações posteriores, que levam à sua inactivação, formando pseudogenes.

Transposons

Outro tipo especializado de ADN não codificador é o transposon, um elemento genético móvel que pode alterar a sua localização no genoma. Ao deslocar sua localização, ele pode corrigir uma mutação ou induzir uma. Em ambos os casos, ele muda o tamanho do genoma da célula. Os elementos transponíveis constituem a maior parte do DNA não codificável. Estes incluem LINEs, SINEs, DNA de satélite e VNTRs.

LINEs, ou Elementos Longos INterspersos, são regiões moderadamente repetitivas, não codificantes, possivelmente derivadas de vírus. SINEs, ou Elementos de INterspersão Curta, são regiões altamente repetitivas, não funcionais, que podem ser o resultado de transcrição reversa de RNA.

DNA de satélite e telômeros

Telômeros são segmentos de nucleotídeos repetitivos, formando segmentos de DNA especializados encontrados nas extremidades de todos os cromossomos. Estes são importantes na preservação da integridade estrutural do cromossoma durante o processo de replicação do DNA, evitando que as extremidades sejam degradadas.

DNA de satélite é um termo usado para regiões de DNA tandemamente repetitivas agrupadas em uma área. Este tipo de DNA não codificador é encontrado em centrômeros, as estruturas vitais que ligam os membros de um par de cromossomos durante a divisão celular. Ele também está presente na forma de heterocromatina, uma forma densa de DNA que regula a atividade dos genes, bem como preserva a estrutura cromossômica. VNTRs ou número variável de repetições Tandem são elementos repetitivos, mas mais curtos do que os vistos com o DNA do satélite.

Em resumo, é necessário um grande estudo para descobrir mais sobre como e o que diferentes tipos de DNA não-codificadores fazem.

Outra Leitura

• Todos os conteúdos de ADN
• O que é ADN?
• Propriedades do DNA
• DNA Modificações Químicas
• DNA Funções Biológicas

Escrito por

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas é um OB-GYN, que se formou no Government Medical College, University of Calicut, Kerala, em 2001. Liji praticou como consultor em tempo integral em obstetrícia/ginecologia em um hospital particular por alguns anos após sua formatura. Ela já aconselhou centenas de pacientes que enfrentam problemas relacionados à gravidez e infertilidade, e foi responsável por mais de 2.000 partos, esforçando-se sempre para atingir um parto normal, em vez de operatório.

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