Síntese do Ácido Nucleico/Quebra
Ácido nucleico (ADN) Deoxyribose foi descoberto pela primeira vez em 1869 pelo cientista suíço, Friedrich Miescher. Os ácidos nucleicos são biopolímeros compostos por monómeros de nucleótidos que são compostos por três moieties, um açúcar de cinco carbonos, um grupo fosfato, e uma base nitrogenada. O ADN contém deoxirribose como componente do açúcar e o ARN contém a ribose de açúcar. Os polinucleótidos são formados por ligações covalentes entre o fosfato de um nucleótido e o açúcar de outro, resultando em ligações fosfodiésteres. Os ácidos nucleicos são as principais moléculas de informação de todas as formas de vida conhecidas através da codificação, transmissão, e expressão de informação genética. A elucidação da estrutura do ADN por Watson e Crick em 1953 sugeriu imediatamente o mecanismo semiconservador através do qual o ADN é reproduzido com precisão e mais tarde demonstrado por Meselson e Stahl. A capacidade das sequências de ADN de serem copiadas para RNA ou para cópias de ADN com alta fidelidade, de forma dependente de modelos, é um dos processos mais fundamentais nos organismos vivos. A transferência de informação genética do ADN para o ARN para as proteínas é considerada o processo fundamental de todos os sistemas vivos. No entanto, como ocorre em certos vírus, é possível transferir informação codificada em sequência do RNA para o ADN por transcrição inversa. Os tópicos desta secção da Enciclopédia da Biologia Celular cobrem todos os principais papéis dos ácidos nucleicos na transferência de informação, incluindo os mecanismos pelos quais a informação genética é regulada. Esta secção cobre adicionalmente como as moléculas de RNA transmitem, editam, emendem e regulam a expressão da informação genética – processos que aumentam grandemente o número de combinações em que as sequências de codificação de proteínas podem ser usadas.
Tópicos nesta secção, em ordem, são: Comparação de Componentes Replisómicos Bacterianos e Eucarióticos, que descreve as estruturas e mecanismos da maquinaria proteica que replica o ADN em bactérias e eucariotas; RNA de Transferência, que não só descreve como os tRNA servem como moléculas adaptadoras para traduzir sequências de mRNA em sequência proteica, mas também descreve o papel do tRNA em muitos outros processos celulares; RNA de Mensageiro (mRNA): A Ligação entre DNA e Proteína compara a estrutura/funções do mRNA em bactérias e eucariotas e como as mutações em regiões não traduzidas dos mRNAs contribuem para a doença humana; Telómeros e Telomerase descrevem as estruturas de cobertura final, chamadas telómeros, em cromossomas eucarióticos que são críticos para a estabilidade cromossómica, e discute a importância das enzimas telomerase na manutenção do telómero; A Biologia dos Telómeros descreve como os telómeros mantêm a estabilidade do genoma e previnem a senescência celular, e como as células cancerígenas contornam os limites normais do alongamento dos telómeros para ganhar imortalidade; Pequenos RNAs/Cancer revê a descoberta, biogénese, e papéis dos microRNAs na etiologia do cancro; Eukaryotic Nucleotide Excision Repair descreve mecanismos de reparação de ADN altamente conservados que removem e reparam uma grande variedade de lesões químicas na estrutura do ADN, que em alguns casos contribuem para o aparecimento do cancro; The Base Excision Repair Pathway revê uma via que é crítica para a estabilidade genómica, corrigindo pequenas lesões de base de ADN, primeiro excisando o locus danificado, e depois substituindo os nucleótidos danificados pelos correctos; A Junção Final de ADN não homogéneo descreve e compara a forma como as células reparam as quebras de dupla cadeia no ADN, quer por união final de ADN não homogéneo, quer por mecanismos de recombinação homóloga (AR); a Reparação de ADN por Recombinação Homóloga revê os mecanismos e proteínas envolvidos na reparação de danos complexos de ADN por AR e a forma como proteínas específicas de AR protegem garfos de replicação estagnados; a Transcrição Procariótica revê o entendimento actual da transcrição em bactérias desde o reconhecimento do ADN até ao fim da síntese de ARN; Regulação Transcritiva Eucariótica descreve modelos actuais de regulação transcritiva em eucariotas; Activação da Transcrição à Distância por Melhoradores analisa como os melhoradores de ADN de acção distante activam a transcrição por looping de cromatina; miRNAs/Small Noncoding RNAs descreve como os mRNAs precursores em eucariotas são emendados para remover sequências intervenientes por um complexo de ribonucleoproteína chamado splicesome; Emenda Pré-MRNA: Função e Disfunção expande ainda mais o processo de emenda pré-mRNA e descreve doenças humanas resultantes da desregulação da máquina de emenda; RNAs ribossómicos e Síntese de Proteínas discutem a estrutura dos ribossómicos e como o RNA ribossómico funciona na síntese de proteínas; miRNAs/Small Noncoding RNAs revê o nosso conhecimento actual sobre a síntese biológica e processamento de microRNAs, que são tipicamente 22 nucleótidos de comprimento e funcionam na repressão translacional e outros processos reguladores; A Interacção entre a Degradação e Tradução do mRNA eucariótica resume as opiniões actuais sobre como a degradação do mRNA eucariótica se interliga com a tradução do mRNA para regular a expressão genética; Riboswitches e Ribozymes descreve os papéis biológicos e o potencial como ferramentas de riboswitches e ribozymes, que são regiões de mRNA que regulam a expressão genética ligando pequenas moléculas, ou são RNA que catalisam reacções químicas, respectivamente; Transgenesis e Gene Replacement apresentam uma visão geral dos métodos mais amplamente utilizados para manipular experimentalmente os genomas dos mamíferos para compreender as funções dos genes; e ver Viral Nucleic Acids fornece uma visão geral dos genomas virais, que podem ser RNA ou ADN, e como são replicados nas células hospedeiras. Esta colecção de artigos sobre ácidos nucleicos não só fornece ao leitor uma compreensão abrangente do estado da ciência na investigação de ácidos nucleicos, mas também fornece uma base sólida para investigações mais focalizadas no tópico.