segunda-feira, 15 de agosto de 2011

Por que Timina no lugar da Uracila?

Na quarta-feira passada, durante a aula de Técnicas de Diagnóstico Molecular, surgiu uma dúvida interessante: Por que o DNA usa Timina no lugar da Uracila usada pelo RNA?
Motivado por essa dúvida, decidi pesquisar a respeito. Como a explicação se mostra deveras interessante, decidi publicá-la aqui. Ela com certeza será melhor entendida por aqueles que possuem algum conhecimento em biologia molecular, pois não é minha intenção explicar toda a estrutura, síntese e replicação dos ácidos nucleicos. Mas vamos à explicação: 
Pra começar, vejam a estrutura da Uracila a seguir:

A única diferença  dela para a Timina é a presença de um grupo metil nesta última:

A timina é, de fato, também conhecida como 5-metiluracila. Mas vamos à explicação:
Durante a síntese dos nucleotídeos, as nucleotídeo-monofosfatases (NMPs), isto é o conjunto Nucleotídeo + Ribose + Fosfato é desidroxilado, originando 2'-deoxi-nucleotideo-monofosfatases (dNMPs), ou seja, GMP, AMP, CMP e UMP são convertidos para dGMP, dAMP, dCMP e dUMP respectivamente. Em seguida, uma modificação catalisada pelo ácido fólico adiciona um metil à uracila, para formar timina, tornando dUMP em dTMP. Mas... por quê?
Bom, isso acontece porque a Uracila, apesar de preferir se parear com Adenina, pode facilmente se parear com qualquer base, inclusive consigo mesma. A presença de um grupo metil (que a transforma em timina), que é hidrofóbico, reordena sua posição na hélice, impedindo que isso aconteça, de forma que a timina é mais estável para uma dupla-hélice do que a uracila.
Além disso, mais outro problema é resolvido com essa conversão. Vejam a seguir a estrutura da citosina. Ela é semelhante à Uracila, como podem notar, diferenciando-se pela substituição de um O por NH2.
 


Acontece que a citosina pode espontaneamente de deaminar e se transformar numa uracila. E aí, se a uracila fosse um componente do DNA, as estruturas de reparo não conseguiriam diferenciar essa uracila proveniente de uma citosina de uma uracila original, fazendo com que mutações se acumulassem em uma taxa gigantesca.
Com o uso de timina no lugar da uracila, qualquer uracila detectada na dupla hélice é identificada como um erro e substituída por uma citosina.
Well, é basicamente isso que encontrei explicando o motivo dessa substituição. :3

5 comentários:

  1. Parabéns, esclareceu minha dúvida e me ajudou bastante!
    Sou estudante do 3º ano do Ensino Médio, quero ser Médico e tinha essa dúvida.

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  2. Ótima explicação! Não poderia ser melhor...!

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  3. Parabéns! Ótima explicação. Eu sou estudante de medicina e gostaria de saber as suas referências teóricas sobre esse assunto. Você pode informar?

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    1. Principal referência:

      Jonsson, J. (1996). The Evolutionary Transition from Uracil to Thymine Balances the Genetic Code Journal of Chemometrics, 10, 163-170 DOI: 10.1002/(SICI)1099-128X(199603)10:2

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  4. Amigo faltou o "S" de desaminar. A explicação está ótima! parabéns!

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