Vídeo incrível mostra o jeito estranho e confuso que o RNA se dobra e se forma

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(Créditos: Julius Lucks/Universidade do Noroeste)

Traduzido por Julio Batista
Original de Nicoletta Lanese para o Live Science

Novos vídeos impressionantes mostram como o RNA – a molécula genética que diz às células como construir proteínas – se emaranha em nós bizarros enquanto se forma e depois se desembaraça no último segundo, e de uma forma que pegou os cientistas de surpresa.

Os vídeos de alta resolução mostram uma fila indiana de nucleotídeos, os blocos de construção do RNA; conforme a fita única de RNA cresce, esses nucleotídeos “dançam” e se retorcem em diferentes formas tridimensionais, balançando primeiro em uma conformação e depois em outra.

Uma vez totalmente montado, o RNA assume sua forma final, que dita como ele pode interagir com outras moléculas e proteínas na célula.

Mas, no caminho, o RNA pode ficar preso em “nós” que devem ser desfeitos para que essa forma final apareça.

“Portanto, o RNA tem que sair desses nós”, disse o autor do estudo Julius Lucks, professor associado de engenharia química e biológica e membro do Centro de Biologia Sintética da Universidade do Noroeste (EUA).

O RNA não funcionará corretamente se permanecer preso no nó errado, o que significa um nó que atrapalha sua forma final, disse ele. “O que foi surpreendente é como ele saiu daquela armadilha… Isso só foi descoberto quando tínhamos os vídeos de alta resolução.”

No novo estudo, publicado em 15 de janeiro na revista Molecular Cell, Lucks e seus colegas geraram seus vídeos de RNA usando dados experimentais e um algoritmo de computador. O objetivo era ampliar o processo de como o RNA se forma, tanto para entender melhor a biologia celular básica quanto para preparar o caminho para melhores tratamentos para doenças relacionadas ao RNA.

Nos experimentos, a equipe usou um tipo específico de RNA chamado de partícula de reconhecimento de sinal (PRS) de RNA, uma molécula evolutivamente antiga encontrada em todos os reinos da vida. Eles usaram esse RNA como modelo, pois ele tem uma função fundamental em muitos tipos de células. 

Para ver como as células constroem esse RNA, a equipe usou produtos químicos para interromper o processo de construção. Assim, à medida que novos nucleotídeos foram adicionados ao RNA, os pesquisadores fizeram uma pausa e registraram como esses nucleotídeos interagiam com outros já na formação e como eles se formavam juntos.

Ao capturar os dados de muitas moléculas individuais de RNA, a equipe desenvolveu imagens de como o RNA geralmente se constrói ao longo do tempo. 

Essas imagens serviram como quadros individuais no que se tornariam seus vídeos finais de formação de RNA. É aí que o modelo de computador entrou. O algoritmo basicamente juntou os quadros individuais em minifilmes e preencheu as lacunas entre os quadros com as interações de nucleotídeos mais prováveis.

Nesses vídeos, a equipe percebeu como o RNA se emaranhou em nós complexos que, se deixados amarrados, tornariam a molécula inteira inútil.

“Ele se dobra em uma armadilha e meio que permanece lá”, disse Lucks.

O PRS de RNA deve se formar em um formato “semelhante a um grampo de cabelo”, e essas armadilhas parecem atrapalhar. Mas, à medida que mais nucleotídeos são adicionados à sequência, os novos nucleotídeos se precipitam para desfazer o nó, deslocando os nucleotídeos emaranhados no interior. 

“Esse último pequeno nucleotídeo é como um gatilho” que permite que todo o RNA tenha a conformação correta, disse Lucks.

Pense na última dobra em um origami, que de repente transforma um pedaço de papel amassado em uma linda borboleta. Nos vídeos, os nucleotídeos destacados em roxo escuro se enroscam e os nucleotídeos rosa escuro ajudam a libertá-los, observou Lucks.

Aprender como o RNA se emaranha e se desembaraça é a chave para entender como as células funcionam e como as proteínas se formam; a pesquisa também pode ajudar a tratar doenças em que o RNA não funciona adequadamente ou quando uma proteína específica não pode se formar, como a atrofia muscular espinhal e doenças infecciosas como a COVID-19 que são causadas por vírus de RNA, de acordo com um comunicado

Uma grande questão é se o RNA pode se livrar desses nós ou se às vezes precisa de proteínas auxiliares para facilitar o processo. É possível que algumas proteínas atuem como os chamados “acompanhantes de RNA” e ajudem a esculpir a molécula em sua forma final, disse Lucks. Ele acrescentou que pode ser uma combinação de ambos, embora, neste momento, isso seja especulativo.