Dissertação de Mestrado #748 – Gabriel Henrique Aguiar Schiess – 07/02/2025

Modificações de RNA são pequenas alterações quı́micas que ocorrem em suas bases nitrogenadas, levando a mudanças das propriedades fı́sicas, quı́micas e estruturais. Atualmente, mais de 150 modificações de ocorrência natural em RNA são conhecidas. Essas modificações são muitas vezes essenciais para o funcionamento correto de diversos mecanismos celulares e para o desenvolvimento correto de organismos complexos. Além disso, os ácidos nucleicos modificados podem ser usados em uma ampla variedade de técnicas biotecnológicas, como RT-PCR, protocolos de entrega de medicamentos e vacinas de mRNA. A inosina (I) é resultado da deaminação de uma adenina (A) devido à atuação de três enzimas da famı́lia adenosina deaminase agindo em RNA (ADAR). A inosina em mRNA é, usualmente, reconhecida pelo ribossomo como uma guanosina (G), o que pode resultar na tradução não sinônima de proteı́nas, sendo um fator de variabilidade epigenética. A presença irregular de inosina na molécula de RNA está relacionada à várias doenças, em especial doenças cognitivas degenerativas como o Alzheimer. A pseudouridina (Ψ) é um isômero da uridina (U) e a modificação mais frequentemente encontrada na molécula de RNA, estando presente no mRNA, tRNA e em outros tipos de RNA. Sua ocorrência é resultado da atuação de diversas enzimas que atuam de forma altamente especı́fica nas sequências de RNA. Uma das principais funções da pseudouridina é estabilizar estruturas secundárias de RNAs complexos, como o tRNA e o rRNA. A N1-metilpseudouridina (m1 Ψ) é o resultado da metilação de pseudouridina e tem sido amplamente utilizada em vacinas de mRNA como um substituto da uridina. Neste trabalho, utilizamos o modelo de próximos vizinhos (NN) e o modelo mesoscópico Peyrard-Bishop (PB) para estudar a contribuição da inosina, pseudouridina e N1-metilpseudouridina para a estabilidade termodinâmica de duplexos de RNA. O modelo NN descreve essa estabilidade pelas contribuições energéticas de cada par de bases. Enquanto que o modelo PB, um modelo de fı́sica-estatı́stica, considera as ligações de hidrogênio e do empilhamento entre os pares de bases e seus vizinhos para a estabilidade termodinâmica do duplexo. Parâmetros referentes à essas interações foram obtidos para sequências de RNA modificado. Foram analisadas temperaturas de desnaturação de 71 sequências de RNA contendo inosina, 41 com pseudouridina e 9 com N1-metilpseudouridina. Nossos resultados sugerem que essas modificações são capazes de estabilizar o duplexo de RNA. Essa estabilidade proporcionada pelas modificações é, geralmente, dependente do contexto da sequência em que estão inseridas, podendo contribuir negativa ou positivamente para a estabilidade do duplexo. A inosina mostra uma tendência de desestabilizar o duplexo. Em especial, o par IU apresenta resultados que indicam a presença de apenas uma ligação de hidrogênio. Em geral, os pares com pseudouridina atuam no sentido de estabilizar o duplexo. A N1-metilpseudouridina atua de forma similar à pseudouridina e apresenta uma interação mais forte com os vizinhos. Os parâmetros termodinâmicos obtidos para essas três modificações em RNA podem contribuir para o design de sondas em diagnósticos e também no desenvolvimento de vacinas baseadas em RNA.