Splicing do RNA

Visão Geral

O processo em que o RNA eucariótico é editado antes da tradução de proteínas é chamado de splicing. Ele remove regiões que não codificam proteínas e junta as regiões de codificação de proteínas. O splicing também permite que várias variantes proteicas sejam expressas a partir de um único gene e desempenha um papel essencial no desenvolvimento, diferenciação de tecidos e adaptação ao stress ambiental. Erros no splicing podem levar a doenças como o cancro.

O RNA Transcrito do DNA Eucariótico Sofre Várias Modificações

A cadeia de RNA transcrita do DNA eucariótico é chamada de transcripto primário. Os transcriptos primárias designados a tornarem-se mRNA são chamados de precursores do RNA mensageiro (pré-mRNA). O pré-mRNA é então processado para formar mRNA maduro que é adequado para tradução de proteínas. O pré-mRNA eucariótico contém sequências alternadas de exões e intrões. Os exões são sequências de nucleótidos que codificam proteínas, enquanto que intrões são as regiões não codificantes. O splicing do RNA é o processo pelo qual os intrões são removidos e os exões são unidos.

O Splicing Ocorre Dentro do Núcleo

O splicing é mediado pelo spliceossoma—um complexo de proteínas e RNAs chamados ribonucleoproteínas nucleares pequenas (snRNPs). O spliceossoma reconhece sequências específicas de nucleótidos nos limites exão/intrão. Primeiro, ele liga-se a uma sequência contendo GU no terminal 5’ do intrão e a uma sequência de ponto de ramificação contendo um A na direção do terminal 3’ do intrão. Em uma série de etapas cuidadosamente orquestradas, outros snRNPs, em seguida, levam o ponto de ramificação para perto do local de splicing de 5’. Posteriormente, uma reação química corta a extremidade 5’ do intrão do seu exão a montante e prende-a ao ponto de ramificação, formando um laço chamado lariat. Para liberar o lariat, o terminal 3’ do exão a montante reage com a sequência do intrão contendo AG perto do terminal 5’ do exão a jusante. Essa reação junta os dois exões e, assim, conclui o processo de splicing.

O Splicing Permite a Expressão de Várias Proteínas de um Único Gene

O processo pelo qual diferentes combinações de exões no pré-mRNA são unidos para formar mRNA maduro é chamado de splicing alternativo. O splicing alternativo produz várias proteínas diferentes a partir de um único transcripto de pré-mRNA.

Normalmente, os exões são unidos pela ordem em que aparecem em um gene. No entanto, durante o splicing alternativo, esta sequência preferencial de exões pode ser alterada. Diferentes padrões de splicing alternativo incluem salto de exões, locais alternativos de splicing 5’ ou 3’ e retenção de intrões. Esses padrões são guiados pelo comprimento dos exões ou intrões e pela força dos locais de splicing. Consequentemente, exões que são mais curtos do que outros exões podem ser negligenciados pelo splicing e omitidos do mRNA maduro. Em contraste, intrões que são significativamente mais curtos do que outros intrões podem evitar a remoção pelo spliceossoma e serem retidos no mRNA maduro.

A força dos locais de splicing é determinada pela conservação da sequência em volta de exões alternados; estes influenciam os locais de splicing 5’ ou 3’ escolhidos pelo spliceossoma. Assim, o splicing alternativo gera variantes de mRNA maduro que foram copiados da mesma porção de DNA.

Durante a tradução, as variantes de sequência de RNA produzem diferentes proteínas com mais ou menos aminoácidos, mudanças na matriz de leitura ou um codão de terminação prematuro. Isso gera isoformas proteicas com diferentes propriedades biológicas, incluindo função, localização celular e interação com outras proteínas. O splicing alternativo desempenha um papel vital na expressão genética, controlando assim o desenvolvimento de órgãos, a sobrevivência ou proliferação celular e a adaptação às mudanças ambientais.

Splicing Anormal Pode Causar Doenças

Erros no splicing podem ser causados por mutações no próprio gene ou nos elementos regulatórios que controlam a expressão do gene. Uma mutação que ocorre na sequência de exão ou intrão do transcripto de um gene específico é chamada de mutação cis. Uma mutação na maquinaria do splicing afeta vários genes e é chamada de mutação trans.

Erros no splicing produzem isoformas aberrantes de proteínas, que podem contribuir para doenças, incluindo o cancro. Por exemplo, o splicing alternativo do gene BCL2L1 gera uma isoforma proteica longa e uma curta—BCL-X_L e BCL-X_S, respectivamente—através do uso de locais de splicing 5’ alternativos. A isoforma mais longa BCL-X_L promove a sobrevivência celular e é altamente expressa em vários tipos de cancro (por exemplo, cancro do sangue, mama e fígado). A expressão da isoforma curta BCL-X_S que promove a morte celular, é suprimida no cancro.