Dos milhares de proteínas produzidas em nossas pilhas, poucos são tão importantes quanto a polimerase de RNA da enzima (RNAP), que tem a capacidade original para copiar fielmente a informação genética do ADN.
De facto, todos os organismos - das bactérias aos povos - dependem de RNAP para iniciar o processo complexo de síntese da proteína. Apesar de seu papel crucial na biologia celular, as perguntas fundamentais permanecem sobre como a enzima de RNAP trabalha realmente.
Agora os cientistas da Universidade de Stanford e da Universidade de Wisconsin-Madison resolveram a parte do enigma. Escrevendo na Pilha do jornal, a equipa de investigação encontrou que uma molécula de RNAP faz pausas freqüentes em locais específicos ao longo da hélice dobro do ADN. Isto que encontra vem logo a seguir à descoberta 2003 da equipe que as enzimas de RNAP fazem rotineiramente a milhares de breves paradas (“pausas ubíquos”) ao realizar a tarefa vital de transcrever a informação genética do ADN ao RNA - um processo chamou a transcrição.
A “Transcrição dos genes é terrìvel importante,” disse o co-autor Steven M. Obstrução do estudo, professor de ciências biológicas e de física aplicada em Stanford. “É o que determina a diferença entre as pilhas em seu cérebro ou seu coração ou seu fígado. Todas suas pilhas têm exactamente o mesmo ADN, mas o que as faz diferentes é que transcrevem os genes diferentes que codificam para proteínas diferentes.”
Do ADN ao RNA à proteína
A síntese da Proteína é impressionante similar em todos os organismos. Começa com ADN - a hélice dobro escada-dada forma famosa, cujos os degraus (ou as “bases”) consista em quatro unidades químicas conhecidas pelas abreviaturas A, T, G e C. Uma molécula típica do ADN contem milhares de genes que codificam milhares de proteínas, que são essenciais para a vida. Cada gene consiste em um grupo de bases do ADN arranjadas em uma seqüência original que leve instruções explícitas para construir uma proteína específica. Mas se colocou mal a letra nessa seqüência - um T substituído para a Corrente alternada, por exemplo - poderia produzir uma proteína danificada que causasse uma doença ou um defeito congénito sério.
A Transcrição, a primeira etapa na síntese da proteína, começa quando uma enzima de RNAP abre o zíper uma secção pequena da hélice dobro do ADN onde um gene está encontrado. A enzima constrói então uma costa complementar nova do RNA quimicamente copiando (“transcrevendo”) a base do gene um em um momento. RNAP continuará a mover-se ao longo da costa do ADN até que a seqüência inteira do gene esteja transcrita no RNA codificado, que serve então como um molde para construir a proteína real.
Nanotecnologia
Para observar RNAP na acção, o Bloco e seus colegas usam “uma armadilha óptica feito por encomenda” abrigada em seu laboratório de Stanford. Este instrumento sensível permite que os pesquisadores observem a transcrição no tempo real prendendo moléculas individuais do ADN e do RNAP em feixes minúsculos da luz infra-vermelha.
“Nossas medidas são exactas a um décimo de um nanômetro - a largura de um único átomo de hidrogênio,” Bloco explicado. “Quando você estuda uma enzima de RNAP nessa escala, você descobre que se move ao longo do ADN por um tempo, e então sem razão aparente parece parar. Algumas pausas que nós já figuramos para fora. Realmente longos, que acontecem cada 1.000 bases ou assim e por último até 30 minutos, ocorrem frequentemente quando a enzima faz um erro. Então, conseguiu suportar e corrigir o erro. Mas para cada um daqueles, há aproximadamente 10 pausas ubíquos que duram somente aproximadamente 1 segundos e ocorrem cada 100 bases ou assim que - e seu papel é realmente algo de um mistério.”
Dependente da Seqüência
Para encontrar a resposta, Kristina M. Herbert, um aluno diplomado no laboratório do Bloco e o autor principal da Pilha estudam, moldes experimentais criados do ADN usando uma seqüência baixa dos pares do special 240 que provoque um de dois tipos de pausas longas em RNAP - do “uma pausa retrocesso” associada com o regulamento do gene em que o sentido de reversos da enzima momentaneamente; ou do “uma pausa gancho de cabelo,” nomeou para as estruturas gancho de cabelo-dadas forma minúsculas que formam às vezes quando uma costa do RNA se liga.
“Kristina fez estes moldes totalmente frescos do ADN que têm a mesma seqüência baixa de 240 pares repetida a toda hora oito vezes em seguido,” Bloco disse. Quando as moléculas de RNAP foram anexadas aos moldes, comportaram-se como previsto, pausando momentaneamente no todo o retroceda e em locais da pausa do gancho de cabelo, mas não realmente em retroceder ou em formar gancho de cabelo.