RNA e a Complexidade da Vida

RNA
A COMPLEXIDADE DA VIDA

Índice:

- mundo de RNA

- código genético e o mundo de RNP

- mundo de DNA

- aumento da complexidade

- origem do núcleo

- origem das organelas

Dogma central:
garante a perpetuação da vida

ØMundo de RNA

Orgel, Crick e Woese (final da década de 60) baseado na tripla função: mRNA, tRNA e rRNA

RNA precedeu à formação do DNA

- RNA com capacidade catalítica

- presença de cofatores de RNA conservados em todos organismos.

- DNA não ser é tão quimicamente flexível

- desoxirribonucleotídeos são derivados dos ribonucleotídeos

- RNA com um número crescente de funções celulares

"RNA world“ (Gilbert, 1986)

paradoxo do tipo "o ovo ou a galinha" sobre a origem da vida: ácidos nucléicos são essenciais à vida, mas necessitam das proteínas para funcionar. RNA como fonte de informação e como enzima.

RNA: - armazena informação genética (ex. vírus da AIDS, gripe)

- atividade catalítica (ex. introns autocatalíticos, ribonuclease P)

1977: Roberts / Sharp

RNA catalítico: ex. introns do Grupo I
ò
ribozima
ò
Fósseis moleculares

Moléculas fósseis: uma ou + características abaixo

1. ser catalítica (proteínas são melhores catalisadoras do que o RNA; é improvável que RNA catalisador seja uma aquisição recente)

2. ser ubíqua, indicando que já estava presente no último ancestral

3. ter função central no metabolismo; qualquer RNA que ocupe uma posição central no metabolismo celular seria dificilmente substituído.

	O mundo de RNA requer: - ribozimas capazes de replicar RNA - capacidade de tomar matéria-prima do meio (supondo que as móleculas auto-replicativas de RNA já estivessem envoltas por uma membrana) - coletar energia de outras moléculas

	moléculas atuariam como cofatores e substratos: íons metálicos, aminoácidos, polipeptídeos, açúcares, lipídeos etc.
	ò
	aquisição de grupos funcionais: Ex 1. autoclivagem de alguns introns é dependente de Mg++ (metalo-ribozimas)

Ex 2. um terpenóide hidrofóbico ligado a um ribonucleotídeo existente na membrana da bactéria púrpura Rhodopseudomonas acidophila, sugerindo uma associação direta entre RNA e lipídios o que facilitaria a encapsulação das moléculas de RNA

ØCódigo genético e o mundo de RNP

A origem do código genético e do sistema de tradução foi uma das principais transições na evolução e diversificação da vida.

modificou radicalmente os sistemas vivos:

permitiu a divisão de trabalho entre os ácidos nucléicos (informação)

e as proteínas (catálise).

A síntese protéica direcionada por RNA provavelmente começou com uma simples interação química entre aminoácidos e ribozimas e levou a uma transformação completa da célula baseada em RNA

	ribozima com atividade de RNA polimerase e que adicionasse trinucleotídeos
	ò
	molécula ≈ tRNA com trinucleotídeos complementares a fita de RNA Molde no anticódon
	ò
	O trinucleotídeo seria incorporado na nova fita
Como a catálise das ribozimas é mais lenta um número maior de pontes H daria + tempo de pareamento.

precisão de replicação, aumentaria com a adição de mais sítios de reconhecimento, ex. adição de um aminoácido ao tRNA.

A afinidade do complexo de replicação por um

tRNA-aa poderia ser revertida com a clivagem do aa, o que liberaria o tRNA.

Este complexo de replicação seria o proto-ribossomo

Origem do mRNAs:

Øsurgido como produtos 2o do processamento de RNA:

- as ribozimas seriam removidas do pré-RNA e as seqüências flanqueadoras seriam reunidas dando origem a novas seqüências.

Ømaioria das ribozimas atuais estão em introns

hipótese de introns precoces ("introns-first”): os introns que corresponderiam às moléculas de RNA catalíticas teriam surgido antes do que seus exons flanqueadores.

ØAs primeiras proteínas deveriam interagir com o RNA atuando como chaperonas facilitando o correto dobramento da ribozima.

Polipeptídeos carregados positivamente se ligariam às moléculas de RNA carregadas negativamente, aumentando sua estabilidade

Interação proteínas x RNA:

►aumento na precisão da replicação e consequentemente um aumento do tamanho das moléculas de RNA

As proteínas, com um número muito maior de grupos funcionais (20 aa), são catalisadores mais eficientes e rápidos do que o RNA. Além disso possuem a capacidade de manter uma estrutura terciária precisa, logo sua síntese e utilização seriam vantajosas para os organismos.

►mundo de RNP (RNP = RNA + proteínas)

ØMundo de DNA

· DNA dupla fita é uma molécula extremamente resistente

· A informação duplicada facilita o reparo com precisão

genomas de DNA foram selecionados por serem mais estáveis

Por serem mais estáveis genomas de DNA puderam aumentar de tamanho através de duplicação gênica

►Possibilitou o processo de transferência da informação genética do RNA para o DNA

Encontradas em retrovírus, mas tb. eucariotos e procariotos, indicando sua ancestralidade

Ex. telomerase: nos eucariotos faz a sínteze das extremidades repetitivas dos cromossomos (telômeros), usando uma molécula de RNA como molde. Essa ribonucleoproteína sintetiza DNA a partir de RNA (fóssil molecular).

células contendo RNA como material genético devem ter existido com uma capacidade metabólica limitada e lenta, o que as impediram de competir com as células emergentes contendo DNA, resultando em sua gradual extinção.

embaralhamento dos exons, gerando novas proteínas com novas capacidades catalíticas, o que por sua vez possibilitou uma grande diversificação das formas de vida e seu aumento de complexidade

progenota

Procarioto

Eucarioto

Øaumento da complexidade

Woese (1987):

baseado na filogenia molecular do gene SSU rDNA propôs um sistema de três domínios: eubactéria, arqueobactéria e eucariotos.

Øorigem do núcleo

A hipótese autógena é a mais antiga e a mais aceite: o núcleo teria se originado a partir de uma organização gradual de membranas ao redor do material genético.

· em muitos eucariotos a membrana nuclear é completamente desintegrada durante a divisão celular e é formada novamente nas células filhas.

· o envelope nuclear é composto por uma série de vesículas achatadas que poderia ter se originado por invaginações da membrana plasmática.

Por Andrêa Vilela

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