Tutorial de DNA, parte 3 – a expressão do DNA

No último artigo da nossa série de Tutoriais sobre DNA, nós contamos como é a estrutura do DNA. Para fazer um resumo bem conciso: DNA é o manual de instruções para cada um de nós.

Nucleotídeos são as letras;

Grupos de três nucleotídeos consecutivos são chamados de códões e são as palavras;

Grupos de códões, chamados de genes, são as frases e

Cromossomos são volumes completos do manual de 23 volumes – uma edição que é herdada de cada um dos pais.

Mas e quem lê todas estas instruções? Quem executa na prática todas as instruções do manual?

Alerta: Este artigo vai ser bem profundo e vamos entrar nos detalhes mesmo, mas, se você continuar conosco, vai ter uma base sólida para entender melhor como funcionam os teste de DNA, desde testes de composição genética, para sabermos mais sobre nossa origem étnica, até testes para encontrar pais biológicos, filhos, etc.

RNA

O ácido ribonucleico (RNA) é similar ao DNA em várias maneiras. Ele também é uma molécula formada por 4 nucleotídeos A, U, G e C. A e U são complementares da mesma forma que o A e T o são no DNA e o G e C são complementares como no DNA. A função principal do RNA é ler o DNA. Pense no DNA como o conjunto de instruções original, escritos a caneta, e o RNA são as notas que tomamos, escritas a lápis. O RNA copia seções do DNA – num processo chamado de transcrição, depois inicia-se o processo de produção de proteínas, baseado nas notas – num processo chamado de tradução.

Regulação do RNA

O RNA é instável. Assim que a proteína é produzida, as notas são apagadas, ou seja, a molécula de RNA se desfaz. Esta instabilidade no RNA é importante, já que enquanto o RNA estiver ativo, mais e mais proteínas serão sintetizadas (expressão do DNA). Ao se desfazerem de forma relativamente rápida, o RNA é capaz de regular quanta proteína é traduzida. Caso se precise de bastante proteína, mais moléculas de RNA serão transcritas da mesma parte do DNA, levando à tradução de mais proteínas.

O RNA passa por um splicing alternativo. Uma outra forma do RNA regular a execução das instruções do manual de DNA acontece através de um mecanismo chamado de splicing alternativo. Isto significa que uma única instrução do DNA pode ser transcrita para RNA e então, antes da tradução, seções diferentes podem ser apagadas, ou cortadas. As seções que sobram podem então ser ligadas novamente.

Credit: Agatham

Para funcionar bem o nosso corpo precisa de muitos tipos diferentes de proteínas. Se cada proteína tivesse a sua própria instrução, nós teríamos muito mais DNA do que os 3 bilhões de pares de nucleotídeos que já temos! Há um limite para a quantidade de material que pode ser mantida. Ao mesmo tempo, se cada parte de DNA pudesse produzir apenas uma única proteína, nós não teríamos todas as proteínas de que precisamos para realizar todas as funções essenciais. O fato de que o intermediário RNA – que fica entre o DNA e as proteínas – poder ser editado é uma solução genial.

Tipos de RNA

Agora vamos dar uma olhada em dois tipos de RNA: mRNA and tRNA.

mRNA seria as “anotações a lápis” que mencionamos acima. Este é o RNA que é quase idêntico à seção original do DNA e que, após a tradução se desmonta muito rapidamente.

tRNA seria um tipo especial de RNA que lê o mRNA e compõe a proteína. Existem 20 aminoácidos possíveis, que são usados para formar proteínas. Cada aminoácido é reconhecido por uma molécula de tRNA. Cada grupo de 3 nucleotídeos – códões – é reconhecido por um tRNA, que adiciona o aminoácido respectivo a uma cadeia crescente, até que o comprimento completo da proteína tenha sido atingido.

Proteínas

Uma vez que as proteínas estiverem montadas, elas podem receber mais modificações, como serem dobradas corretamente. Em seguida, elas são transportadas para qualquer lugar dentro ou fora das células, onde elas irão então executar as instruções originais.

Caso aconteçam erros nas proteínas e elas acabem não ficando do jeito que deveriam, elas são jogadas num lixo celular, chamado de proteassoma. Se estiver tudo certo, elas vão cumprir suas tarefas.

Variabilidade entre as etnias

Uma coisa interessante é que, em alguns casos, a expressão genética, ou níveis de proteína, diferem entre as etnias. Interestingly, in some cases, gene expression, or protein levels, differ between ethnicities.

Para que você receba uma composição genética do MyHeritage, nós lemos o seu DNA e produzimos um arquivo de dados com informações. Nós não lemos todas as partes do seu DNA, o que seria uma tarefa hercúlea com seus 3 bilhões de pontos. A leitura completa é um método bastante caro e se chama sequenciamento genético, sendo que isto só tem sido feito para fins clínicos e de pesquisa específicos. Em vez disso, nós nos concentramos em ler aproximadamente 700.000 localizações no seu DNA, que são conhecidas por terem grande variação entre os indivíduos, localizações estas que são chamadas de polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs, na sigla em inglês, pronunciado “snips”). Este método é chamado de genotipagem e produz um arquivo de dados que lista cada SNP lida por nós, sua posição dentro do DNA e os dois alelos lá encontrados (isto é, o A, T, G ou C que você herdou de cada um dos pais). Ao analizar os seus genotipos em determinados SNPs, podemos estimar qual é a porcentagem do seu DNA oriunda de cada etnia.

A frequência de alelos de determinados SNPs é associada com etnias diferentes, por exemplo, a probabilidade de ter um A ou T em determinadas posições. Alguns SNPs são associados com o quanto de um certo gene tende a ser expressado. Para dar um exemplo mais claro: há uma proteína específica que é encontrada geralmente em quantidades diferentes para pessoas caucasianas britânicas do que em pessoas jamaicanas, devido a genotipos diferentes associados às etnias.

O Dogma

O processo de expressão genética — do DNA ao RNA até as proteínas — é chamado de “Dogma”, por cientistas. Se você está seguindo os nossos tutoriais sobre o DNA até agora, então você já tem um conhecimento considerável da essência do DNA. Fique ligado nos próximos tutoriais que continuarão a explorar conceitos interessantes ligados ao DNA nos próximos meses.