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2021-06-18T14:25:22Z

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Referência : Cordeiro, D., Correia, S., Canhoto, J., (2021) ''microRNAs'', [https://rce.casadasciencias.org Rev. Ciência Elem.], V9(2):030
 
Autor: Daniela Cordeiro, Sandra Correia e Jorge Canhoto 
Editor: [[Usuário:Jfgomes47|José Ferreira Gomes]] 
DOI: [[https://doi.org/10.24927/rce2021.030 https://doi.org/10.24927/rce2021.030]] 
<html><a href="https://rce.casadasciencias.org/rceapp/static/docs/artigos/2021-030.pdf" target="_blank">
<img src="https://rce.casadasciencias.org/static/images/layout/pdf.png" alt="PDF Download"></a></html>
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== Resumo ==

O avanço nas tecnologias de sequenciação e caracterização do RNA tem permitido revelar mecanismos essenciais na biologia dos organismos até recentemente desconhecidos. O transcritoma das células engloba uma grande diversidade de formas de RNA, que se agrupam em RNA codificante e não codificante. O primeiro é o RNA mensageiro (mRNA) que tem como função servir de modelo para a síntese de proteínas na célula. Por sua vez, o RNA não codificante, constitui 98% do transcritoma e inclui não só o RNA de transferência (tRNA) e o RNA ribossomal (rRNA), essenciais na tradução, mas também os RNAs nucleolares (snoRNAs), Vault RNAs (vRNAs), PIWI-interacting RNAs (piRNAs) e ainda os pequenos RNAs (sRNAs), onde se incluem várias formas de RNAs de interferência (siRNAs) e microRNAs (miRNAs).

<html>
Os microRNAs são das mais pequenas moléculas de RNA não codificante, sendo constituídos
apenas por 20-24 nucleótidos. Foram descobertos em 1993 em estudos no nemátode
Caenorhabditis elegans, aquando da análise dos genes lin-14 e lin-4, envolvidos no desenvolvimento
deste organismo modelo</html><ref><html>LEE RC, et al.
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8252621/">The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14</a>, Cell, 75, 843–854. 1993.</html></ref><html>. Nas plantas, o primeiro miRNA foi identificado em
Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.</html><ref><html>REINHART, B. J. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC186362/">MicroRNAs in plants</a>, Gene Dev, 16, 1616–1626. 2002.</html></ref><html> e até à data foram já identificadas mais de cerca de 8500
destas moléculas em mais de 70 espécies. A expressão dos miRNAs é altamente dependente
do tipo de tecido e, por isso, os seus padrões e timings de expressão variam ao longo
do desenvolvimento. Estão envolvidos no controlo da expressão genética, atuando pós-
-transcricionalmente. Por exemplo, em mamíferos, a expressão de 60% dos genes codificantes
de proteínas é regulada por miRNAs</html><ref><html>FRIEDMAN, R. C. et al.
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18955434/">Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs</a>, Genome Res, 19, 92-105. 2009.</html></ref><html>. Muitos miRNAs pertencem a famílias cujas
sequências são muito similares entre os membros, variando apenas num único nucleótido.
Por sua vez, cada miRNA atua em vários mRNAs-alvo, sendo que nas plantas os miRNAs
têm, em geral, menos genes-alvo que os animais. Além disso, cada mRNA é alvo da ação de
diferentes miRNAs, resultando assim numa complexa rede de regulação</html><ref><html>MILLAR, A. A. & WATERHOUSE, P. M.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15875226/">Plant and animal microRNAs: similarities and differences</a>, Funct Integr Genomic,
5, 129-135. 2005.</html></ref><html>, </html><ref><html>PETER, M. E.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.nature.com/articles/onc201059">Targeting of mRNAs by multiple miRNAs: the next step</a>, Oncogene, 29, 2161-2164. 2010.</html></ref><html>.

Os miRNAs são codificados pelos genes MIRNAs (MIR), muitos dos quais bastante conservados
no Reino Vegetal</html><ref><html>JONES-RHOADES, M. W.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-011-9829-2">Conservation and divergence in plant microRNAs</a>, Plant Mol Biol, 80, 3–16. 2012.</html></ref><html>. Transcritos pela RNA POLIMERASE II, os transcritos MIR
de cadeia simples, dobram-se sobre si mesmos emparelhando e formando uma estrutura
semelhante a um gancho de cabelo (harpin ou stem-loop), passando assim a designar-se
miRNAs primários (pri-miRNAs)</html><ref><html>XIE, Z.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="http://www.plantphysiol.org/content/138/4/2145">Expression of Arabidopsis MIRNA genes</a>, Plant Physiol, 138, 2145–2154. 2005.</html></ref><html>. Nas plantas, os pri-miRNAs são clivados pela ação da
RNase DICER-LIKE 1 (DCL1), daí resultando pequenas porções de RNA de cadeia dupla, os
precursores dos miRNAs (pre-miRNAs). Estes sofrem depois metilação nas extremidades
3’ pela ação da RNA metiltransferase HUA ENHANCER 1 (HEN1), tornando-se maduros
e, consequentemente, saem do núcleo através de uma proteína homóloga da exportina,
designada HASTY</html><ref><html>PARK, M.Y. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.pnas.org/content/102/10/3691">Nuclear processing and export of microRNAs in Arabidopsis</a>, P Natl Acad Sci USA, 102, 3691–3696.
2005.</html></ref><html>. Uma vez no citoplasma, ligam-se à proteína ARGONAUTE 1 (AGO1) e,
em conjunto com outras proteínas, formam o complexo de silenciamento induzido por RNA
(RISC, RNA-induced silencing complex), que identifica os mRNAs-alvo. Por complementaridade
quase perfeita de bases nucleotídicas, na região codificante ou na região 5’ não traduzida
(UTR) do mRNA, os miRNAs induzem silenciamento genético</html><ref><html>MILLAR, A. A. & WATERHOUSE, P. M.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15875226/">Plant and animal microRNAs: similarities and differences</a>, Funct Integr Genomic,
5, 129-135. 2005.</html></ref><html>. Este silenciamento
ocorre nas células através de dois mecanismos: da repressão da tradução inibindo a síntese
proteica ou, na sua maioria, da degradação do mRNA através da sua clivagem (FIGURA 1).

 
<center>
<figure class="image-medium">
<img src="https://rce.casadasciencias.org/static/images/articles/2021-030-01.jpg">
</figure>
<figcaption>FIGURA 1. Mecanismos de biogénese e de atuação de miRNAs em células vegetais (adaptado de Wójcik et al., 2020).
</figcaption>
</center>
 

Provou-se, que o silenciamento genético pela ação de miRNAs é fundamental na regulação
de muitos processos biológicos e não apenas como função de defesa das células contra
agentes patogénicos como, por exemplo, os vírus. Através da modulação da expressão
de genes, os miRNAs contribuem para a regulação da homeostase da célula, controlam
processos biológicos e de desenvolvimento, como a diferenciação e manutenção da identidade
e plasticidade de tecidos, e atuam ainda em respostas ao stress biótico e abiótico</html><ref><html>SUN, G.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-011-9817-6">MicroRNAs and their diverse functions in plants</a>, Plant Mol Biol, 80, 17–36. 2012.</html></ref><html>.
Os miRNAs exercem funções através do controlo da expressão temporal e espacial dos
genes-alvo, principalmente os que têm uma função reguladora como os que codificam fatores
de transcrição. Este tipo de interação miRNA−gene-alvo tem vindo a ser cada vez
mais investigado e tem-se revelado determinante na compreensão de vários mecanismos
moleculares que ocorrem na célula.

Nas plantas, a ação de miRNAs está já bem estudada em todo o processo do desenvolvimento
da folha e sabe-se que controlam mecanismos desde a iniciação até à senescência,
incluindo a diferenciação, polaridade, crescimento, forma e filotaxia</html><ref><html>PULIDO, A. & LAUFS, P.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20097843/">Co-ordination of developmental processes by small RNAs during leaf development</a>, J Exp Bot,
61, 1277–1291. 2010.</html></ref><html>. Por exemplo, o
miR319 está envolvido na morfogénese das folhas através da regulação das proteínas TCP.
Também a determinação da diferenciação dorso-ventral, i.e., página superior ou inferior, é
regulada pela ação do miR166 no gene PHB</html><ref><html>KIDNER, C. & MARTIENSSEN, R.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.nature.com/articles/nature02366">Spatially restricted microRNA directs leaf polarity through ARGONAUTE1</a>, Nature,
428, 81–84. 2004.</html></ref><html>, enquanto na raiz esta mesma interação miR-
166-PHB afeta o estabelecimento do padrão radial de desenvolvimento</html><ref><html>CARLSBECKER, A. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20410882/">Cell signalling by microRNA165/6 directs gene dose-dependent root cell fate</a>, Nature, 465,
316-321. 2010.</html></ref><html>. Já a identidade
dos órgãos florais é controlada por AP2, regulado pelo miR172</html><ref><html>MILO, JA. & HAJIME, S.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="http://www.plantcell.org/content/15/11/2730">Regulation of flowering time and floral organ identity by a microRNA and its APETALA2-like target genes</a>, The Plant Cell, 15, 2730-2741. 2003.</html></ref><html>.

Os miRNAs estão também envolvidos no controlo da transição da fase juvenil para a fase
adulta nas plantas. No entanto, e apesar do crescente número de estudos sobre a importância
dos miRNAs no ciclo de vida das plantas, o papel funcional destas moléculas no desenvolvimento
embrionário não é ainda claro. Porém, estudos comprovam que múltiplos miRNAs
são essenciais na morfogénese do embrião bem como no controlo da sua maturação. De
facto, mutações nas proteínas envolvidas na biogénese de miRNAs resultam em alterações
nos estádios primordiais do desenvolvimento do embrião e na incapacidade de indução da
embriogénese somática, revelando assim a importância dos miRNAs na regulação do processo
de embriogénese. Além disso, tem sido identificada uma expressão diferencial de vários
miRNAs em culturas embriogénicas de diferentes gimnospérmicas, monocotiledóneas
e dicotiledóneas, incluindo espécies economicamente importantes. Também muitas interações
miRNAs−genes-alvo são determinantes durante este processo, principalmente aquelas
relacionadas com o mecanismo de transdução de sinal da auxina</html><ref><html>WÓJCIKOWSKA, B. <em<et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.mdpi.com/1422-0067/21/7/2307">Epigenetic regulation of auxin-induced somatic embryogenesis in plants</a>, Int J Mol Sci, 21,
2307. 2020.</html></ref><html>. Corroborando estes
dados, estudos de embriogénese somática em Arabidopsis thaliana demonstraram que o
miR393 controla a transição embriogénica de células somáticas através da regulação dos
recetores de auxina TRANSPORT INHIBITOR1 e AUXIN F-BOX PROTEIN1</html><ref><html>WÓJCIK, A. M. & GAJ, M. D.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27040841/">miR393 contributes to the embryogenic transition induced in vitro in Arabidopsis via the modification of the tissue sensitivity to auxin treatment</a>, Planta, 244, 231-243. 2016.</html></ref><html>, modificando a
sensibilidade dos explantes ao tratamento de auxina. Também o miR396 controla a resposta
embriogénica de células somáticas regulando os fatores de transcrição GROWTH-REGULATING
FACTOR</html><ref><html>SZCZYGIE?-SOMMER, A. & GAJ, M. D.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.mdpi.com/1422-0067/20/20/5221">The miR396-GRF regulatory module controls the embryogenic response in Arabidopsis via an auxin-related pathway</a>, Int J Mol Sci, 20, 5221. 2019.</html></ref><html> através de uma via relacionada com as auxinas. Já o miR167 atua através
da regulação da expressão dos componentes de sinalização de auxina AUXIN RESPONSE
FACTOR 6 e 8</html><ref><html>SZYRAJEW, K. et al.
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2017.00018/full">MicroRNAs are intensively regulated during induction of somatic embryogenesis in Arabidopsis</a>, Front Plant Sci, 8, 18. 2017.</html></ref><html>.

O estudo de miRNAs tem constituído, nos últimos anos um desafio para a comunidade
científica, uma vez que as técnicas de biologia molecular comummente aplicadas não
tinham a especificidade e sensibilidade necessária para a deteção de moléculas tão pequenas.
Hoje, estão disponíveis técnicas que permitem a análise funcional de miRNAs de
plantas, incluindo a sua análise in silico bem como a extração, deteção, quantificação, localização
e análise da sua atividade no contexto celular</html><ref><html>WÓJCIK, A. M.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.mdpi.com/1422-0067/21/14/4969">Research tools for the functional genomics of plant miRNAs during zygotic and somatic embryogenesis</a>, Int J Mol Sci, 21, 4969. 2020.</html></ref><html>.

Em 2007, descobriu-se que os miRNAs também são alvo de regulação pós-transcripcional.
Assim, Franco-Zorrilla e os seus colaboradores demonstraram, em A. thaliana, que o
gene IPS1 tem complementaridade imperfeita com a sequência do miR399, o que leva ao
seu sequestro, impossibilitando-o de degradar o mRNA do gene alvo (PHO2)</html><ref><html>FRANCO-ZORRILLA, J. M. et al.
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17643101/">Target mimicry provides a new mechanism for regulation of microRNA activity</a>, Nat
Genet, 39, 8, 1033–1037. 2007.</html></ref><html>. Este tipo de
mimetismo de alvo natural por parte do IPS1 conduziu ao desenvolvimento de miméticos
sintéticos que permitem controlar a ação de outros miRNAs. Esta descoberta constitui,
pois, uma ferramenta extremamente útil no estudo funcional de miRNAs, além de ter uma
aplicação prática como, por exemplo, na modificação de características fenotípicas das
plantas ou mesmo como agentes terapêuticos no tratamento de doenças humanas associadas
a miRNAs, como é o caso da redução dos níveis de colesterol no plasma.

Além disso, nas plantas, os miRNAs podem ser introduzidos estavelmente no genoma,
para seletivamente silenciarem um ou mais genes. Esta técnica tem sido aplicada na produção
de plantas resistentes a infeções</html><ref><html>HUANG, G., et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.pnas.org/content/103/39/14302">Engineering broad root-knot resistance in transgenic plants by RNAi silencing of a conserved and essential root-knot nematode parasitism gene</a>, P Natl Acad Sci USA, 103, 14302–14306. 2006.</html></ref><html> e tolerantes a stresses abióticos, tornando-as,
por exemplo, resistentes a condições de salinidade</html><ref><html>ZHOU, M. et al.
<a class="a-link" target="_blank"
href="http://www.plantphysiol.org/content/161/3/1375">Constitutive expression of a miR319 gene alters plant development and enhances salt and drought tolerance in transgenic creeping bentgrass</a>, Plant Physiol, 161, 1375-1391. 2013.</html></ref><html> ou de privação de nutrientes</html><ref><html>YUAN, S. et al.
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4577425/">Constitutive expression of rice microRNA528 alters plant development and enhances tolerance to salinity stress and nitrogen starvation in creeping bentgrass</a>, Plant Physiol, 169, 576-593. 2015.</html></ref><html>. Por
outro lado, tem-se revelado como uma solução para a eliminação de compostos indesejáveis
em plantas alimentares, de que é exemplo a eliminação de alergénios do amendoim, e
em plantas que se podem tornar comestíveis, como é o caso das sementes de algodão que
contêm compostos tóxicos</html><ref><html>SUNILKUMAR, G. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.pnas.org/content/103/48/18054">Engineering cottonseed for use in human nutrition by tissue-specific reduction of toxic gossypol</a>, P Natl Acad Sci USA, 103, 18054-18059. 2006.</html></ref><html>.

Concluindo, o estudo dos miRNAs e da sua capacidade de modulação da expressão de
genes tem-se revelado uma ferramenta molecular importante com forte impacto no melhoramento
lhoramento de espécies agrícolas e em terapias médicas, esperando-se que nos próximos
anos este tipo de moléculas possa vir a ter novas aplicações práticas na área da saúde e
na agricultura.
</html>

=Referências=
<references/>
---- Criada em 24 de Setembro de 2020 Revista em 24 de Novembro de 2020 Aceite pelo editor em 15 de Junho de 2021 
[[Category:Biologia]]

microRNAs - História de revisão

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