Porque O DNA não possui Uracila?

Esta é uma pergunta muito interessante, e para começar a ser respondida precisamos olhar primeiro para a estrutura molecular das 5 bases principais que formam o código genético, ou seja, Adenina, Timina, Guanina e Citosina no DNA, mais a Uracila no RNA substituindo a Timina.

Mas porque a necessidade de substituir a timina?

Ou porque não usar Uracila no DNA também invés de Timina? 

De fato a Timina tem outro nome, assim como quase tudo na biologia. O seu segundo nome é 5'-metil-uracila.

O que você pode tirar daí é que a Timina nada mais é que uma Uracila que possui um grupamento Metil no 5º carbono de sua cadeia! Então pode se dizer que o DNA tem uma 'uracila' modificada, chamada TIMINA!

Os nucleotídeos que formam o DNA e o RNA são formadas por 3 outros elementos, a saber, um grupo fosfato, um açucar de nome ribose e a base nitrogenada propriamente dita (nucleotídeo). 

O Fosfato esta ligado no 5º carbono do açucar chamado ribose e um OH está ligado no 3º carbono da ribose. Este OH é muito reativo e a maquinaria da célula liga ele a um fosfato de outra base nitrogenada, assim por diante até criar a enorme molécula de DNA que pode atingir milhões de nucleotídeos de extensão.

No DNA, a ribose tem um nome diferente porque ela é um pouco modificada, uma forma modificada da ribose chamada deoxyribose é o açucar utilizado na formação do arcabouço do DNA e essa deoxyribose possui no 3º carbono o OH reativo como já tinha sido dito. Mas no RNA o açucar utilizado é a ribose! E a caracteristica dela é ter um OH reativo não apenas no carbono 3, mas outro no carbono 2! Ao ser utilizada na montagem do arcabouço do RNA o OH do carbono 2 não é utilizado nas reações e fica livre para ser atacado por outras moléculas e enzimas, o que torna o RNA uma molécula muito mais sensível a degradação ou seja destruição.

E é por isso que o DNA é mais resistente a radiação, espécies reativas de oxigênio e enzimas!

Agora, quando os nucleotídeos estão em sua forma livre eles não possuem apenas 1 fosfato no carbono 5' e sim 3 fosfatos, você já deve ter ouvido falar do mais famoso deles pelo nome de ATP. O nucleotídeo de adenina! Além de servir como unidade da informação genética também é utilizado como fonte de energia pela célula!

A célula sintetiza então os CTP ( Citosina), GTP ( Guanina) e UDP ( Uracila ). Mas e a Timina?

Interessantemente a Timina é feita a partir do UDP, colocando-se um grupo metil no carbono 5 da sua cadeia! formando-se então o TTP

Estes nucleotídeos podem ser usados na síntese do RNA mas para serem utilizados no DNA devem ter o grupo hidroxila ( OH ) retirado do carbono 2! como já havia comentado, formando dATP, d,GTP, dTTP, dCTP. (o d é de deoxyribonucleotídeo).

Com esse conhecimento em mente vamos as explicações ( Ufa, finalmente):

1 - Apesar de uracila assim como timina parear com Adenina, ela também pode parear com qualquer outra base, incluindo ela mesma. E não seria interessante para uma molécula cuja função é manter sua informação inalterada ao longo do tempo ser tão volúvel.

A inserção do grupo metil organiza seus atomos e impede que ela se ligue com outros nucleotídeos que não a Adenina e por isso a timina é mais interessante de permanecer no DNA.

2 - Além disso, a citosina pode facilmente e expontaneamente se transformar em Uracila! E isso ocorre cerca de 1000- 10000 vezes por célula por dia! Por meio da perda do grupo amina da citosina e a entrada de um oxigênio.  Mas é rapidamente reconhecida e eliminada por enzimas reparadoras do DNA, colocando então uma correta citosina no lugar! De fato existe uracila no DNA porcausa disso, mas apenas temporariamente, até uma enzima reparadora encontrar e remove-la. Agora imagine por um instante que você tivesse uracila invés de Timina. A célula não seria capaz de saber, qual uracila é realmente uracila, e qual uracila era antes uma citosina que virou uracila! 

Um assunto para outra hora é a pergunta: Quem veio primeiro, o DNA ou RNA? Os cientistas dizem que foi o RNA, e várias evidências apontam para isto. Então provavelmente a Uracila veio primeiro do que a Timina.

É claro que a escolha da Timina como base do DNA não evoluiu com esse propósito, pois a evolução nao pensa e não pode prever o futuro. Provavelmente nos primórdios da vida erros espontâneos transformaram alguma uracila em timina e ela como uma molécula mais estável e portanto melhor em manter a informação genética teve mais sucesso em passar seu 'layout' para a próxima geração e sobreviver.

Chegando até aqui descobrimos que invés de nos perguntarmos : "O porque de não haver Timina no RNA", deveriamos então nos perguntar: O porque a uracila foi substituída pela Timina?

Continua...

Fontes Utilizadas:

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

http://www.researchgate.net/post/Why_is_thymine_present_in_DNA_instead_of_Uracil

http://www.nsta.org/publications/news/story.aspx?id=52606

http://biology.stackexchange.com/questions/171/why-is-uracil-used-in-rna-rather-than-thymine