Quanto melhor entendermos os processos celulares, como a regulação do RNA, melhores terapias moleculares poderão ser desenvolvidas. Até agora, tem sido especialmente difícil rastrear a regulação do RNA não codificante, que é o RNA que não é mais convertido em proteínas. Uma equipe de pesquisa da Helmholtz Munich e da Technical University of Munich (TUM) desenvolveu agora um sistema repórter minimamente invasivo que permite o monitoramento altamente sensível da produção de RNA de RNA codificante e não codificante.
Para processos celulares, nossas informações genéticas de DNA são transcritas em RNA, que então passa por processamento adicional antes de servir como um modelo para proteínas ou realizar uma função celular em si. Quais tipos de RNA são produzidos e em que quantidades revela muito sobre a condição de nossas células. No caso de uma infecção, por exemplo, as células produzem quantidades aumentadas de moléculas de RNA que codificam proteínas envolvidas na resposta imune.
Quando as moléculas de DNA são traduzidas em proteínas via RNA, os pesquisadores podem rastrear o processo com os sistemas repórteres existentes. No entanto, nem todos os genes humanos codificam proteínas. A maioria dos genes humanos é não codificante, incluindo genes para RNAs longos não codificantes (lncRNA). Estas são moléculas de RNA com mais de 200 blocos de construção que não atuam como modelos para proteínas. Em vez disso, eles controlam processos importantes nas células. Pesquisas iniciais mostram que o lncRNA está envolvido em processos como a regulação da produção de RNA, a organização de estruturas no núcleo da célula ou a ativação e desativação de certas enzimas.
Apesar de sua importância para processos celulares, tem sido difícil investigar lncRNAs com os métodos existentes. Até agora, isso foi apenas parcialmente possível, por exemplo, em células fixas em pontos de tempo específicos, porque os sistemas repórteres clássicos baseados na tradução em proteínas não podem ser usados.
INSPECT permite o monitoramento de RNA não codificante
Uma solução agora foi encontrada na forma de um novo sistema de relatórios: INSPECT. Uma equipe que trabalha com Gil Westmeyer, professor de engenharia neurobiológica da TUM e diretor do Instituto de Biomedicina Sintética de Helmholtz Munich, publicou agora o sistema repórter recém-desenvolvido na revista Nature Cell Biology.
“Ao contrário dos métodos anteriores, o INSPECT codifica sequências para proteínas repórter em íntrons modificados. Essas são sequências na molécula de RNA pré-madura que são removidas naturalmente e eliminadas pela célula durante o processamento. O INSPECT estabiliza os íntrons de forma que, em vez de serem degradados após a remoção , eles são transportados para o citoplasma celular, onde são traduzidos em proteínas repórteres”, explica o primeiro autor Dong-Jiunn Jeffery Truong. Os pesquisadores podem então usar métodos convencionais para detectar sinais de proteínas repórteres, como a fluorescência.
INSPECT não modifica nem o RNA completo nem as proteínas
A nova ferramenta de biologia molecular, portanto, não apenas resolve o problema de rastrear a geração de RNA não codificante, mas também oferece vantagens para o estudo do RNA codificador. Os sistemas repórteres atuais muitas vezes correm o risco de danificar o RNA ou as proteínas sob investigação, por exemplo, porque devem ser fundidos diretamente ao RNA em estudo para serem cotraduzidos em proteínas. Em vez de modificar o RNA completo ou as proteínas, o INSPECT modifica os íntrons.
A equipe demonstrou a função do INSPECT usando vários exemplos de RNA codificador e não codificador. Eles rastrearam a produção de RNA para interleucina 2, uma proteína que é produzida em maiores quantidades em resposta a infecções. Eles também conseguiram um monitoramento altamente sensível da produção de dois lncRNAs e acompanharam as mudanças na regulamentação durante o período de investigação.
“O INSPECT adiciona uma importante ferramenta de biologia molecular à caixa de ferramentas biomédica. Ele torna mais fácil estudar o papel de certas moléculas de RNA não codificantes no desenvolvimento celular e explorar como sua regulação pode ser modulada, por exemplo, para evitar que se transformem em células cancerígenas”, diz o Prof. Westmeyer. “Em combinação com o EXSISERS, sistema de repórter minimamente invasivo, que desenvolvemos anteriormente para estudar isoformas de proteínas, pode ser possível no futuro estudar todo um processo de regulação genética, desde o processamento de RNA até a produção de variantes de proteínas específicas em células vivas”.