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

Um prodígio na Ciência

Fazem hoje 83 anos da morte do físico e químico Svante Arrhenius.

Não muito conhecido pelo público leigo, Arrhenius é o responsável por muitas descobertas científicas importantes, entre elas a teoria iônica, onde propõe uma explicação para soluções salinas serem condutoras de eletricidade, além de sugerir a classificação de certos compostos em ácidos e bases.

Ele também criou o conceito de energia de ativação, o mínimo de energia que é necessário alcançar para  que duas moléculas reajam.

Além disso, Arrhenius dedicou parte de sua vida a estudar fenômenos geológicos e astronômicos, incluindo as Eras de Gelo do planeta, e foi o primeiro cientista a especular que alterações nos níveis de dióxido de carbono na atmosfera poderiam alterar a temperatura superficial pelo efeito estufa.

Para finalizar, uma citação de Wilder Dwight Bancroft:

"Podemos distinguir três grupos de homens científicos. No primeiro e bem pequeno grupo temos aqueles que descobrem relações fundamentais. Entre eles estão Van't Hoff, Arrhenius e Nernst. No segundo grupo temos aqueles que não fazem uma grande descoberta, mas que veem a importância e relevância disso, e que pregam a palavra aos incultos. Ostwald se encontra totalmente à frente deste grupo. O último grupo contém o resto de nós, aqueles que precisam ter as coisas explicadas para nós."