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A misteriosa dualidade do DNA: Qual é a diferença entre desoxirribase e RNase?
Em sistemas biológicos, as enzimas são moléculas importantes que facilitam as reações químicas. Embora geralmente nos concentremos em enzimas proteicas e RNases, nos últimos anos, as desoxirribozimas surgiram gradualmente e se tornaram um tema quente na pesquisa científica.
A desoxirribase, também conhecida como DNase, é um oligonucleotídeo de DNA que pode realizar reações químicas específicas. Enquanto isso, o papel das RNases e proteinases como biocatalisadores é conhecido há muito tempo. A investigação sobre a desoxirribase revelou as diferenças essenciais nas actividades catalíticas do ADN e do ARN, o que nos deu uma compreensão mais profunda destes dois ácidos nucleicos.
A atividade química da desoxirribase é mais fraca que a da RNase e da proteinase em muitos casos.
A raridade da desoxirribase está intimamente relacionada à sua estrutura química. O DNA é composto por quatro bases quimicamente semelhantes, o que lhe permite realizar apenas um número limitado de interações em reações catalíticas, como ligações de hidrogênio, empilhamento π e coordenação de íons metálicos. Em contrapartida, as proteínas são compostas por até vinte aminoácidos diferentes, o que lhes confere maiores propriedades catalíticas e diversidade. Além do mais, a estrutura do DNA geralmente existe na forma de uma dupla hélice, o que limitaria a sua flexibilidade física e capacidade de formar estruturas tridimensionais.
Desde 1994, os cientistas começaram a explorar e sintetizar desoxirribozimas com atividade catalítica. Tomando como exemplo o GR-5, ele pode catalisar a clivagem das ligações fosfato, apresentando uma eficiência catalítica 100 vezes maior que a das reações não catalisadas. Desde então, a comunidade científica descobriu várias outras desoxirribozimas que podem sinergizar com coenzimas metálicas, incluindo a desoxirribase E2 dependente de Mg2+ e a desoxirribase Mg5 dependente de Ca2+.
Para ter uma compreensão mais profunda das funções das desoxirribozimas, primeiro precisamos entender que elas são significativamente diferentes das RNases e das enzimas proteicas na estrutura e no mecanismo catalítico.
Além disso, a seletividade da desoxirribase também apresenta seletividade química especial. As desoxirribozimas específicas têm uma alta afinidade por certas coenzimas metálicas, como Pb2+ ou íons de sódio, o que é especialmente proeminente quando se realizam reações de enxerto de RNA. Este tipo de reação catalítica baseada em desoxirribase e seu potencial na supressão de vírus, tratamento de tumores e outras aplicações fazem dela uma das terapias potenciais.
Aplicações de desoxirribase
A gama de aplicações da desoxirribase é bastante ampla. A investigação sobre tratamentos para a asma, colite ulcerosa e certos tipos de cancro está a avançar em ensaios clínicos. A investigação mostra que o SB010, uma desoxirribase especialmente concebida, pode inibir eficazmente o factor de transcrição GATA-3 de uma via de sinalização específica, mostrando boa eficácia e segurança em ensaios realizados sob a orientação de enfermeiros.
O uso de desoxirribozimas para transcrever e direcionar mRNA específico pode ser a chave para a biomedicina futura.
Além disso, as desoxirribozimas também apresentam potencial em áreas como detecção ambiental e imagens biológicas. Por exemplo, a desoxirribase foi usada no passado para detectar íons de chumbo na água, mostrando seu potencial como biossensor metálico.
Diferenças da RNase
Comparada com a RNase, as vantagens da desoxirribase são a relação custo-benefício, a precisão da síntese e o comprimento da sequência. O desenvolvimento da RNase começou na década de 1980, mas o desenvolvimento da DNase e a sua flexibilidade na síntese química demonstraram a sua singularidade. Por exemplo, quando alguns catalisadores de DNA sofrem síntese assimétrica, a alteração das suas estruturas de acordo com diferentes condições de reação pode efetivamente melhorar o seu efeito catalítico.
Embora os principais catalisadores atuais sejam principalmente extensores de proteínas e RNA, o nascimento da desoxirribase nos fez repensar o potencial catalítico dos ácidos nucléicos e como esse potencial afetará a futura biomedicina e a química sintética.
Provavelmente deveríamos pensar em como o estudo das desoxirribozimas mudará nossa compreensão da biocatálise e dos ácidos nucléicos.
