ARN mensageiro
O ARN mensageiro, RNA mensageiro, ARNm, mARN, RNAm ou mRNA é o ácido ribonucleico responsável pela transferência de informações do ADN até o citoplasma. Durante a transcrição, uma enzima, designada ARN-polimerase faz a cópia de um gene do ADN para o ARNm. Nos organismos procariotos o ARNm não sofre, geralmente, qualquer processo de modificação, de forma que a síntese das proteínas costuma ocorrer enquanto a transcrição ainda está em curso.
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Regiões Codificadoras
Regiões codificadoras são compostas por códons, que são decodificados e traduzidos em aminoácidos que irão compor proteínas. Normalmente, em eucariotos, um ARNm codifica apenas uma proteína, sendo chamado monocistrônico, enquanto em procariotos mais de uma proteína pode ser sintetizada a partir de um único ARNm, sendo este referido portanto como policistrônico. Regiões codificadoras começam com um códon de iniciação e terminam com um códon de parada, sendo que geralmente o códon de iniciação é um AUG e o códon de parada é um UAA, UAG ou UGA. Essas regiões tendem a ser estáveis devido aos pares de bases internos, impedindo assim sua degradação. Além de serem responsáveis pela codificação de proteínas, partes das regiões codificadoras podem agir como sequências regulatórias no pré-mRNA como potenciadores ou silenciadores de splicing exônicos.
Regiões não traduzidas
Regiões não traduzidas (UTR) são seções do mRNA antes do códon de iniciação e depois do códon de parada que não são traduzidas, denominadas como 5'UTR e 3'UTR respectivamente. Essas regiões são transcritas junto com as regiões codificadoras, sendo assim são exônicas já que estão presentes no mRNA maduro. Vários papéis na expressão gênica têm sido atribuídos às regiões não traduzidas, incluindo instabilidade do mRNA, localização do mRNA e eficiência da tradução. A habilidade da UTR de realizar estas funções depende da sua sequência e pode diferir entre mRNAs. Variantes genética na 3'UTR também têm implicado da suscetibilidade a doenças devido a mudanças na estrutura do RNA e na tradução de proteínas.
Cauda poli-A
A 3' da cauda Poli-A é uma longa sequência de nucleotídeos de adenina (normalmente várias centenas) adicionadas à extremidade 3' do pre-mRNA. Esta cauda promove a exportação do núcleo e tradução, além de proteger o mRNA de degradação.
Diferentes mRNAs dentro da mesma célula tem tempos de vida distintos (em termos de estabilidade). Nas células bacterianas, mRNAs individuais podem sobreviver de segundos a mais de uma hora; em células de mamíferos, o tempo de vida de um mRNA varia de vários minutos a dias. Quanto maior a estabilidade do mRNA, mais proteínas podem ser produzidas a partir desta molécula. O tempo de vida limitado de um mRNA possiblita que a célula altere a síntese de proteínas rapidamente em resposta às mudanças necessidades. Há vários mecanismos que levam a destruição do mRNA, os quais alguns são citados abaixo
Degradação do mRNA de Procarioto
Em geral, o tempo de vida de um mRNA de procarioto é muito menor em relação aos de eucarioto. Procariotos degradam mRNA utilizando uma combinação de ribonucleases, incluindo endonucleases, 3' exonucleases e 5' exonucleases. Em alguns casos, pequenas moléculas de RNA (sRNA), com tamanho de cerca de dezenas a centenas de nucleotídeos, podem estimular a degradação de mRNAs específicos por emparelhamento de bases com sequências complementares, facilitando assim a clivagem pela Ribonuclease III. Recentemente foi demonstrado que a bactéria também tem uma espécie de cap 5' que consiste de um trifosfato na extremidade 5'. Removendo os 2 fosfatos deixa um "monofosfato" na extremidade 5', fazendo com que a mensagem seja destruída pela exonuclease RNase J.
Decaimento de elementos ricos em AU
A presença de elementos ricos em AU (Adenina e Uracila) em alguns mRNAs em mamíferos tende a desestabilizar aqueles transcritos pela ação de proteínas celulares que se ligam essas sequências e estimulam a remoção da cauda poli-A. Especula-se que a perda da cauda poli-A promove a degradação do mRNA por facilitar o ataque tanto do exossoma. A rápida degradação do mRNA por elementos ricos em AU é um mecanismo crítico para prevenção de superprodução citocinas potentes como o fator de necrose tumoral (TNF) e o fator estimulante de colônias de granulócitos e macrófagos (GM-CSF).
Degradação mediada por mutação sem sentido
Mensagens em eucariotos estão sujeitas a vigilância por degradação mediada por mutação sem sentido, a qual verifica a presença de códons de parada prematuros (códons nonsense) na mensagem. Estes podem surgir por splicing incompleto, recombinação V(D)J no sistema imune adaptativo, mutações no DNA, erros de transcrição, entre outras causas. Detecção de um códon de parada prematura inicia a degração do mRNA pela remoção da cauda poli-A, clivagem da endonuclease, entre outros.
SiRNA
SiRNA processados pela Dicer são incorporadas num complexo conhecido como RNA-induced silencing complex ou RISC. Este complexo contem uma endonuclease que cliva mensagens perfeitamente complementares no qual o siRNA se liga. Os fragmentos de mRNA resultantes são então destruídos pelas exonucleases. SiRNA é normalmente usado em laboratórios para bloquear a função de genes em culturas de células. É pensado que faça parte do sistema imune natural como defesa contra RNA de vírus de cadeia dupla.
MicroRNA (miRNA)
MicroRNA (miRNAs) são moléculas pequenas de RNA que tipicamente são parcialmente complementares em relação aos RNA mensageiro em animais. A ligação de um miRNA com um mRNA pode reprimir a tradução da mensagem e acelerar a remoção da cauda poli-A, acelerando assim a degradação do mRNA. O mecanismo de ação dos miRNAs é objeto de várias pesquisas. Com isso vários softwares já foram desenvolvidos com o objetivo de estudar esta relação como:
