TRADUÇÃO
CODIGO GENETICO: Os estudos das vias bioquímicas
de Beadle e Tatum no fungo Neurospora ajudaram a definir a relação entre
genótipo e fenótipo ao levar para a hipótese de um gene, uma enzima, a ideia de
que cada gene codifica uma enzima separada. Esta hipótese foi modificada
posteriormente para a hipótese de um gene, um polipeptídio. Adescoberta de que
as proteínas são arranjos lineares de aminoácidos à semelhança dos nucleotídeos
deumácido nucléico, levou à hipótese de que a sequência dos aminoácidos na
proteína seja especificada pela sucessão dos nucleotídeos de um gene.
Evidências a esse respeito surgiram quando estudos de sequenciamento de
proteínas foram correlacionados com a sequência exata de nucleotídeos do DNA.
Como vimos na transcrição, o mRNAé uma cópia fiel da mensagem genética
codificada no DNAe, após ser transportado para o citoplasma, ele está pronto
para ser traduzido em uma cadeia polipeptídica. No entanto, para que esse
processo possa ser entendido é necessário que compreendamos como a informação
hereditária é codificada. Assim, a partir do momento emquefoi
estabelecidaarelação entre a sequência de nucleotídeos doDNAea deaminoácidos da
proteína, foi necessário levantar a hipótese de umcódigo genético.
•A
unidade do código genético é constituída de três letras (TRINCA)
Como
vimos anteriormente, o número mínimo de nucleotídeos necessários emcada palavra
do código - códon -, para codificar todos os vinte aminoácidos que participam
da síntese das proteínas, deveria ser de três letras. O código genético é um código de trincas.
Cada aminoácido é codificado por uma sequência de três nucleotídios
consecutivos, chamada códon.
•O
código tem ponto inicial
Aleitura
da cadeia demRNAsemprecomeça por umponto determinado. Esse ponto é o códon
5'AUG3', que permite a utilização do aminoácido formil-metioninaemprocariotos e
metionina nos eucariotos. Oinício
da tradução sempre no local correto se dá graças a uma sequência anterior ao
códon 5'AUG 3', que é complementar ao rRNAda subunidade menor do
ribossomo, de modo que, quando o mRNA se associa com o ribossomo, o códon 5'
AUG3' se posiciona no local de início da tradução. Quandoo códon 5'AUG3' se
encontra no meio da cadeia do mRNA, a metionina, sem o radical formil, é
incorporada à cadeia polipeptídica. Quemadiciona o formil-metionina no início
da cadeia polipeptídica, no sítio P do ribossomo, é umtRNAespecial. O quadro
leitura é definido pelo códon de iniciação, que é o primeiro códon do mRNA a
especificar um aminoácido. Após o códon de iniciação, outros códons são lidos
como grupos sucessivos de três nucleotídios.
•
O código não é sobreposto
Em
um código não sobreposto, cada grupo de três bases especifica somente um
aminoácido, por exemplo, seja a sequência 5'ACUGCA3'. Essa sequência codifica
apenas dois aminoácidos - 5'ACU 3' : Treonina e 5'GCA3' : Alanina. Por outro
lado, se o código fosse sobreposto em duas letras, esta mesma sequência
codificaria quatro aminoácidos – 5'ACU 3' : Treonina, 5' CUG 3' : Leucina, 5’UGC
3’ : cisteína e 5' GCA3' = Alanina. Note que as duas primeiras letras do
segundo códonsão as duas últimasdo primeiro, as duas primeiras do terceiro são
as duas últimas do segundo e, assim, sucessivamente, isto é, dois códons
vizinhos sempre usamduas letras comuns – são sobrepostos. Para qualquer
sequência de nucleotídios, existem três potenciais conjuntos de códons – três
formas nas quais a sequência pode ser lida em grupos de três. Cada maneira
diferente de ler a sequência é chamada de quadro de leitura, e qualquer sequência de
nucleotídios tem três quadros de leitura potenciais. Os três quadros de
leituras têm conjuntos completamente diferentes de códons e, portanto,
especificarão proteínas com sequências de aminoácidos muito diferentes. Assim,
é essencial que o maquinário de tradução use o quadro de leitura correto.
•O
código não temvírgulas
Poderia
se pensar que para ocorrer a leitura correta dos códons fosse necessário a
separação dos mesmos por umnucleotídeo que funcionaria como uma vírgula. Assim,
numa sequência teríamos, por exemplo, vACUvGCAv... emque “v” seria a vírgula.
De fato, não existe nenhumnucleotídeo diferente dos quatro normais que
ocorremnoRNApara preparar os códons para a leitura.Asua precisão depende do
início correto a partir do ponto inicial.
•
O código é degenerado
Observando-se
a tabela do código genético (Tabela 3.2), notamos que a maioria dos aminoácidos
é codificada por mais de umcódon diferente. Evidentemente, esse fato seria
esperado, uma vez que são 64 oscódons possíveis, enquanto temos apenas
vinteaminoácidos. Essa propriedade de existir códons sinônimos é chamada
degenerescência do código. O código genético é considerado redundante porque,
em muitos casos, mais de um códon é atribuído a um único aminoácido; além
disso, vários códons conseguem parear com mais de um anticódon (osci lação). O código genético é degenerado;
de 64 códons, 61 codificam apenas 20 aminoácidos nas proteínas (3 são
códons de terminação). Alguns códons são sinônimos, especificando o mesmo
aminoácido.
•O
código não é ambíguo
Umcódon
seria ambíguo se ele codificasse para dois oumais aminoácidos diferentes.
Aceita-se que em condições naturais o código não é ambíguo.
•
O código é universal
Por
muitos anos, acreditava-se que o código genético fosse universal, o que
significa que cada códon especifica o mesmo aminoácido em todos os organismos.
Agora sabemos que o código genético é quase, mas não completamente, universal; algumas exceções
foram encontradas.
•
Ocódigo temponto final
Otérminoda
leitura de ummRNAé determinado por códons de terminação. São três os códons de terminação - 5' UAA
3', 5' UAG 3' e 5' UGA3' -, os quais não são lidos por tRNAs, mas possuem
afinidades para ligarem-se a proteínas específicas conhecidas por fatores de
liberação.
TRNA: os tRNAs servem como moléculas adaptadoras, ligando-se a
aminoácidos particulares e entregando-os a um ribossomo, onde os aminoácidos
são então montados em cadeias de polipeptídios. Cada tipo de tRNA se prende a
um único tipo de aminoácido. As células da maioria dos organismos têm cerca de
30 a 50 diferentes tRNAs, e ainda existem apenas 20 aminoácidos diferentes nas
proteínas. Assim, alguns
aminoácidos são carregados por mais de um tRNA. Diferentes tRNAs que
aceitam o mesmo aminoácido, mas têm diferentes anticódons, são chamados de tRNA
isoaceptores. Mesmo que alguns aminoácidos tenham múltiplos tRNAs (isoaceptores), ainda existem mais códons do que
anticódons, pois um anticódon pode parear com diferentes códons graças à
flexibilidade no pareamento de base na terceira posição do códon. A seguir, as
bases do meio do códon e anticódon pareiam, também seguindo rigorosamente as
regras de Watson e Crick. Após esses pares serem ligados por meio de pontes de
hidrogênio, as terceiras bases pareiam fracamente e podem ser mais flexíveis,
ou oscilatórias (wobble), no seu pareamento. Algo importante a se lembrar sobre
a oscilação (wobble) é que ela torna possível que alguns tRNAs pareiem com mais
de um códon em um mRNA; assim, de 30 a 50 tRNAs podem parear com 61 códons
senso. Alguns códons são sinônimos por meio da oscilação.O primeiro estágio da
tradução é a ligação das moléculas de tRNA a seus aminoácidos adequados,
chamado TRNA CARREGADO. Cada tRNA é específico para um aminoácido
particular. Todos os tRNAs têm a sequência CCA na extremidade 3′, e o grupo carboxila (COO−) do
aminoácido é ligado ao nucleotídio adenina na extremidade 3′ do tRNA. A chave
para a especificidade entre um aminoácido e seu tRNA é um conjunto de enzimas
chamadas de aminoacil-tRNA sintetases. Uma célula tem 20 diferentes
aminoacil-tRNA sintetases, uma para cada um dos 20 aminoácidos. Cada sintetase
reconhece um aminoácido particular, assim como todos os tRNAs que aceitam este
aminoácido. O reconhecimento do aminoácido adequado por uma sintetase baseia-se
em diferentes tamanhos, cargas e grupos R dos aminoácidos. O reconhecimento dos
tRNAs por uma sintetase depende das diferentes sequências de nucleotídios dos
tRNAs.
RIBOSSOMO: O ribossomo une os outros dois
participantes importantes na síntese de proteínas - tRNA e mRNA - para traduzir
a sequência de nucleotídios de um mRNA em uma sequência 5' de aminoácidos de
uma proteína. As moléculas de tRNA e mRNA estão posicionadas no ribossomo, de
modo que o códon do mRNA possa interagir com o anticódon do tRNA. O sítio de
ligação ao mRNA está totalmente dentro da subunidade menor. Existem três sítios
de ligação para as moléculas de tRNA. Cada tRNA ligado une as subunidades 30S e
50S, posicionado com seu anticódon na primeira e sua extremidade aminoacil (que
leva o aminoácido) na última. O SÍTIO A (DE AMINOACIL) liga um aminoacil-tRNA que chega
(cujo anticódon corresponde ao códon do sítio A) à subunidade 30S. A' medida
que continuamos no sentido 5' do mRNA, o códon seguinte interage com o
anticódon do tRNA no SÍTIO P (DE PEPTIDIL) da
subunidade 30S. O tRNA no sítio P liga-se à cadeia polipeptídica crescente,
parte da qual entra em uma estrutura tipo túnel na subunidade 50S. O SÍTIO E (DE SAÍDA, EXIT) contém
um tRNA desacilado (não leva mais um aminoácido), que está pronto para ser
liberado do ribossomo. Ainda não está claro se as interações códon-anticódon
também ocorrem entre o mRNA e o tRNA no sítio E.
SINTESE: Lembre-se de que apenas os mRNAs
são traduzidos em proteínas. A tradução ocorre nos ribossomos; de fato, os
ribossomos podem ser considerados como maquinários móveis de síntese de
proteínas. Por meio de várias técnicas, foi produzida uma visão detalhada da
estrutura do ribossomo nos últimos anos, que melhorou em muito nossa
compreensão sobre a tradução. Um ribossomo se prende próximo à extremidade 5′ da fita de mRNA e se
move para a extremidade 3′, traduzindo o códon à medida que se desloca.
A síntese começa na extremidade amino da proteína, e a proteína é alongada com
a adição de novos aminoácidos à extremidade carboxila. A síntese de proteínas
inclui uma série de interações RNA-RNA: interações entre mRNA e o rRNA que
segura o mRNA no ribossomo, entre o códon no mRNA e o anticódon no tRNA e entre
o tRNA e os rRNAs do ribossomo. A síntese de proteína pode ser dividida em
quatro estágios: (1) carga do tRNA, no qual o tRNA se liga aos aminoácidos; (2)
início, no qual os componentes necessários para a tradução são montados no ribossomo;
(3) alongamento, no qual os aminoácidos são unidos, um por vez, à cadeia de
polipeptídios crescente; e (4) término, no qual a síntese de proteína para no
códon de terminação e os componentes da tradução são liberados do ribossomo. A
síntese protéica é também conhecida como tradução, porque a linguagem
escrita comas quatro letras correspondentes aos nucleotídeos deve ser traduzida
na forma de uma cadeiapolipeptídica comos vinte aminoácidos. Atradução
éumprocesso bemmais complexo que a replicação e transcrição doDNA, pois envolve
a participação de mais de uma centena demacromoléculas, tais como enzimas,
tRNAs,mRNA, alémdas estruturasmacromoleculares responsáveis pela síntese
propriamente dita, os ribossomos. Atradução émais facilmente compreendidase ela
for divididaemtrês etapas sucessivas, isto é, o início, a elongação e o término
da cadeia polipeptídica. Essas três etapas são similares em procariotos e
eucariotos, embora existam também algumas diferenças especialmente no início da
tradução.
INICIAÇÃO: Na chegada ao citoplasma, o mRNA
é geralmente coberto por proteínas, e algumas regiões podem ter dupla hélice
devido ao pareamento de bases intramolecular. Essas regiões de estrutura
secundária têm de ser removidas para expor o códon iniciador AUG. Essa remoção
é feita por fatores
eucarióticos de iniciação chamados elF4A, B e G, que se associam à
estrutura do capacete e à subunidade
40S e ao tRNA iniciador para formar um complexo de iniciação. Uma vez no lugar,
o complexo move-se no sentido 5' para 3' e desenrola as regiões com pareamento de bases. Ao
mesmo tempo, O complexo de iniciação, então, se move ao longo (varre) o mRNA
até localizar o primeiro códon AUG que circunda o códon de iniciação. A identificação do códon
de iniciação é facilitada por uma sequência consenso (chamada de sequência Kozak). onde possa começar a
tradução. Após o códon AUG ser apropriadamente alinhado com o tRNA iniciador, o
complexo de iniciação é unido à subunidade 60S para formar o ribossomo 80S.
Como nos procariotos, os fatores de iniciação eucarióticos dissociam-se para
formar o ribossomo antes que a fase de alongamento da tradução comece. A
iniciação em eucariotos requer pelo menos SETE fatores de iniciação. Alguns
fatores mantêm as subunidades separadas, como o IF-3 faz nas células
bacterianas. Outros reconhecem o cap 5′ no mRNA e fazem com que a subunidade
menor do ribossomo se ligue a este. Outros ainda têm atividade da RNA helicase, que é usada para
desenrolar estruturas secundárias que podem existir na região 5′ não traduzida
do mRNA, possibilitando que a subunidade menor se desloque no mRNA até o códon
de iniciação ser alcançado. Outros fatores de iniciação ajudam a trazer o Met-tRNAi
Met ao complexo de iniciação. Nos eucariotos, o capacete é ligado inicialmente
a várias proteínas, uma das quais é o complexo de ligação ao capacete (CBC). O CBC ajuda a exportar o
mRNA do núcleo e então promove o ciclo “pioneiro” ou inicial da tradução no
citoplasma. Esse primeiro ciclo de tradução é importante na verificação de
erros no mRNA (ver Vigilância do RNA mensageiro na próxima seção). Após o ciclo
pioneiro de tradução, o CBC é substituído pelo fator de iniciação eucariótico
4E (eIF-4E), que promove a tradução contínua do mRNA. A cauda poli(A) na
extremidade 3′ do mRNA eucariótico também participa na iniciação da tradução.
Durante o início, as proteínas que se fixam à cauda poli(A) interagem com
proteínas que se ligam ao cap 5′, acentuando a ligação da subunidade menor do
ribossomo para a extremidade 5′ do mRNA. Essa interação indica que a
extremidade 3′ do mRNA se dobra e se associa com o cap 5′ durante a iniciação
da tradução, formando uma estrutura circular conhecida como alça fechada . Poucos
mRNAs eucarióticos têm sítios de entrada interna do ribossomo, onde os
ribossomos podem se ligar diretamentesem primeiro se ligar ao cap 5′. Comessa
ligação, a hidrólise do GTP aGDP e a liberação dos três fatores de iniciação,
permitema ligação da subunidade maior (50S) e a formação do complexo de
iniciação. Apartir do complexo de iniciação começa a elongação tambémcoma
participação de três enzimas, os fatores de elongação (EF-Tu, EF-Ts e G). A
função da EF-Tu é semelhante ao do IF-2, juntamentecomo GTP introduz
cadaaminoacil-tRNAsomente no sítioA.Apóso EF-Tu-GDPé liberado e o EF-Ts liga-se
nesse complexo para descarregar o GDP. Outro GTP liga-se no EF-Tu, libera o
EF-Ts e promove a introdução de novo aminoacil-tRNAno sítioA. Assimque ocorre a
ligação peptídica entre os dois aminoácidos que estão nos sítios A e P, o
mRNAjuntamente comesses dois tRNAssão translocados coma participação do fator
de elongação Gconsumindo umGTP, isto é, o aminoacil-tRNAdo sítioAvai para o
sítioPeo tRNAdo sítioPvaipara o sítio E, liberando-o para transportar
outroaminoácido. Note que o sítioAfica vago para receber umpróximo
aminoacil-tRNA. A principal tarefa desta etapa é colocar o primeiro
aminoacil-tRNA no sítio P do ribossomo e, desse modo, estabelecer a matriz de
leitura correta do mRNA. Na maioria dos procariotos e em todos os eucariotos, o
primeiro aminoácido em
qualquer polipeptídio recém-sintetizado é a metionina, especificada pelo códon
AUG. Ela é inserida não pelo tRNAMer, mas por um tRNA especial, chamado
iniciador, cujo símbolo é tRNAMe. Nesse estágio, a formil-metionina-tRNAf ocupa
o sítio P - sítio do peptídeo - do ribossomo, enquanto o sítio A- sítio do
aminoácido -, está vazio. Aassociação desses elementos é mediada por enzimas
chamadas de fatores de
iniciação, alémdo consumo de energia fornecida pelo GTP.
ALONGAMENTO: O próximo estágio na síntese de
proteínas é o alongamento, no qual os aminoácidos são unidos para criar uma
cadeia de polipeptídios. O
alongamento requer (1) o complexo 70S já descrito; (2) tRNAs carregados com
seus aminoácidos; (3) vários fatores de alongamento; e (4) GTP. Um
ribossomo tem três sítios que podem ser ocupados por tRNAs; o sítio aminoacil
(ou sítio A), o sítio de peptidil (ou sítio P) e o sítio de saída (ou sítio E).
O ciclo de alongamento começa com um tRNA iniciador (e sua metionina associada)
no sítio P e com um sítio A pronto para aceitar um complexo ternário. Qual dos
20 diferentes complexos ternários será aceito é determinado pelo reconhecimento
códon-anticódon no centro decodificador da subunidade menor. A elongação da cadeia polipeptídica ocorre a
partir do complexo de iniciação. A leitura prossegue na direção 5’ 3’
domRNApela entrada deumsegundo aminoacil-tRNA no sítioAdo ribossomo. Esse
segundo aminoacil-tRNAa ser inserido depende do códon nomRNAque se encontra no
sítioA. Estando os sítios PeAdevidamente ocupados, os dois primeiros
aminoácidos já estão estrategicamente próximos para seremunidos por meio de uma
ligação peptídica. No final da
iniciação, o ribossomo está ligado ao mRNA e o fMet-tRNAfMet é posicionado
sobre o códon de iniciação AUG no sítio P; o sítio A adjacente está desocupado.
Um aminoaciltRNA é formado pela ligação covalente de um aminoácido à
extremidade 3' de um tRNA que contém o anticódon correto. Antes que os
aminoacil-tRNA possam ser usados na síntese de proteínas, eles se associam ao
fator EF-Tu para formar um complexo ternário composto de tRNA, aminoácido e
EF-Tu. O alongamento consiste em três
etapas: (1) um tRNA carregado entra no sítio A, (2) uma ligação peptídica é
criada entre os aminoácidos nos sítios A e P, e (3) o ribossomo se transloca
para o próximo códon. Este processo requer vários fatores de alongamento e GTP. Na primeira etapa um
tRNA carregado se liga ao sítio A. A ligação ocorre quando o fator Tu de
alongamento (EF-Tu) se une ao GTP e então a um tRNA carregado para formar um
complexo de três partes. Esse complexo entra no sítio A do ribossomo, onde o
anticódon no tRNA pareia com o códon no mRNA. Após o tRNA carregado entrar no
sítio A, o GTP é rompido para GDP, e o complexo EF-Tu-GDP é liberado (Figura
15.17 C). O fator Ts de alongamento (EF-Ts) regenera o EF-Tu-GDP para
EF-Tu-GTP. Nas células eucarióticas, um conjunto semelhante de reações libera o
tRNA carregado para o sítio A. A segunda etapa do alongamento é a formação de uma ligação peptídica
entre os aminoácidos que são presos aos tRNAs nos sítios P e A (Figura 15.17
D). A formação dessa ligação peptídica libera o aminoácido de seu tRNA no sítio
P. A formação da ligação peptídica ocorre dentro do centro da
peptidiltransferase, que é parte da subunidade maior do ribossomo. A terceira etapa no
alongamento é a translocação (Figura 15.17 E), o movimento do ribossomo
no mRNA no sentido 5′ → 3′. Essa etapa posiciona o ribossomo sobre o próximo
códon e requer o fator G de alongamento (EF-G) e a hidrólise de GTP para GDP.
Como os tRNAs nos sítios P e A ainda estão ligados ao mRNA por meio do
pareamento códon-anticódon, eles não se movem com o ribossomo à medida que ele
transloca. Consequentemente, o ribossomo se desloca de modo que o tRNA que
ocupava o sítio P agora ocupe o sítio E, a partir do qual ele se move para o
citoplasma onde pode ser recarregado com outro aminoácido. A translocação
também faz com que o tRNA que ocupava o sítio A (que está preso à cadeia de
polipeptídios crescente) vá para o sítio P, deixando o sítio A aberto. Assim, o
progresso de cada tRNA por meio do ribossomo durante o alongamento pode ser
resumido como se segue: citoplasma
→ sítio A → sítio P → sítio E → citoplasma. Como já foi afirmado, o tRNA iniciador é uma exceção: ele se
prende diretamente ao sítio P e nunca ocupa o sítio A. Após a
translocação, o sítio A do ribossomo está vazio e pronto para receber o tRNA especificado
para o próximo códon. O ciclo de alongamento (ver Figura 15.17 B a E) se
repete: um tRNA carregado e seu aminoácido ocupam o sítio A, uma ligação
peptídica é formada entre os aminoácidos nos sítios A e P, e o ribossomo se
transloca para o próximo códon. Durante todo o ciclo, a cadeia de polipeptídios
permanece presa ao tRNA no sítio P. Outra proteína, chamada FATOR P DE
ALONGAMENTO TRANSLACIONAL (EF-P),
acentua a tradução das proteínas que têm cópias consecutivas do aminoácido
prolina. Se EF-P estiver ausente, os ribossomos ficam parados durante a
tradução dessas proteínas que têm poliprolina. Os eucariotos têm pelo menos 3três fatores de alongamento, um dos
quais atua no início e no término. Outro fator de alongamento usado nos
eucariotos, chamado de fator 2 de alongamento eucariótico (eEF-2). O mRNA atua como um mapa, especificando o
aporte de tRNA cognatos, cada um levando uma carga de aminoácido. Cada
aminoácido é adicionado à cadeia polipeptídica crescente enquanto o tRNA
desacilado é reciclado pela adição de outro aminoácido. A' medida que o
alongamento progride, o
número de aminoácidos no peptidil-tRNA (no sítio P) aumenta. Então, a
extremidade aminoterminal do polipeptídio crescente emerge do túnel na
subunidade SOS e sai do ribossomo.
TERMINAÇÃO: A síntese de proteínas termina
quando o ribossomo
transloca para um dos três códons 5’ UAA 3’, ou 5’ UAG 3’, ou 5’ UGA3’ de
terminação. Como não existem tRNAs com complementaridade com anticódon no códon de
terminação, nenhum tRNA entra no sítio A do ribossomo quando um códon de
terminação é encontrado. Em vez disso, as proteínas chamadas de FATORES DE LIBERAÇÃO
se ligam ao
ribossomo. A ligação do fator de liberação RF-1 ou RF-2 ao sítio A do ribossomo
promove a ruptura do tRNA no sítio P a partir da cadeia de polipeptídio e a
liberação do polipeptídio. É importante
observar que o códon de terminação não está localizado na extremidade 3′ do
mRNA; em vez disso, ele é seguido por vários nucleotídios
que constituem a região 3′ não traduzida (UTR) do mRNA.
A 3′ UTR frequentemente tem sequências que afetam a estabilidade do mRNA e
influenciam a tradução. NA tradução nas células eucarióticas existem dois
fatores de liberação: eRF-1, que reconhece todos os três códons de terminação,
e eRF-2, que se liga ao GTP e estimula a liberação do polipeptídio do ribossomo. Os fatores de liberação se ligam ao códon de
terminação, levando à liberação do polipeptídio do último tRNA, do tRNA do
ribossomo e do mRNA do ribossomo. a
molécula de mRNAse liberta dos ribossomos e estes, por sua vez, se dissociamnas duas subunidades.
As subunidades ribossômicas separam-se, e a subunidade 30S agora está pronta
para formar um NOVO complexo de
iniciação. É importante enfatizar que muitos ribossomos podemtraduzir
simultaneamente uma única molécula de mRNA, aumentando grandemente a eficiência
de utilização do mRNA. Um grupo de ribossomos ligados a uma molécula demRNAé
chamado polirribossomos ou POLISSOMOS.
Cada ribossomo desse grupo funciona independentemente, sintetizando uma
molécula completa da cadeia polipeptídica.Assim, se temos um polissomo
constituído de cinco ribossomos, teremos cinco moléculas daquela proteína.
PROTEÍNA: Nos eucariotos, as proteínas que
são secretadas geralmente são sintetizadas nos ribossomos associadosao retículo
endoplasmático, o qualé denominado derugoso pela presença do
ribossomo.Aaparente ligação do ribossomo ao retículo se dá por meio deuma
complexa estrutura ribonucleoprotéica denominada de partícula de reconhecimento
do sinal (SRP).A SRPéconstituída por umscRNAcom305 bases associadas a
seismoléculas de proteína.A função daSRPé ligar-se aumasequência de
15-30aminoácidos (peptídeo sinal) da extremidade amino terminal da cadeia polipeptídica,
que está sendo sintetizada pelo ribossomo. Simultaneamente, aSRPliga-se auma
proteínareceptora deSRPsituada no retículo, formandose umporo na sua membrana e
direcionando a cadeia polipeptídica sob síntese parao interior do retículo.Após
a cadeia polipeptídica estar no interior do retículo o peptídeo sinalé
eliminado poruma enzima, formando-se assima proteína madura. Essa proteína é,emseguida,
direcionada para o complexo de Golgi de ondeemergemvesícula coma proteína,
encaminhando-a para a membrana plasmática e liberando-a parao exterior da
célula. As funções de muitas proteínas dependem em muito da dobradura correta da
cadeia de polipeptídios; algumas proteínas se dobram espontaneamente em seus
formatos corretos, mas, para outras, a dobra correta pode requerer a princípio
a participação de outras moléculas, chamadas de CHAPERONAS moleculares. Algumas chaperonas
moleculares estão associadas ao ribossomo e dobram cadeias de polipeptídio
recém-sintetizadas à medida que elas surgem do túnel do ribossomo, no qual a
dobra da proteína ocorre à medida que a tradução avança. Todas as proteínas são
compostas por aminoácidos, ligados de uma ponta a outra. Existem 20 aminoácidos
comuns nas proteínas. Os 20 aminoácidos comuns têm estrutura semelhante. Os
aminoácidos nas proteínas são unidos por ligações peptídicas para formar
cadeias de polipeptídios, e uma proteína tem uma ou mais cadeias de polipeptídios.
Como os ácidos nucleicos, a estrutura molecular das proteínas tem vários níveis
de organização. A estrutura primária de uma proteína é sua sequência de aminoácidos.
Por meio das interações entre os aminoácidos vizinhos, uma cadeia de
polipeptídios se dobra e gira em uma estrutura secundária; as duas estruturas
secundárias comuns encontradas nas proteínas são a folha dobrada beta (β) e a hélice alfa (α). As estruturas secundárias interagem e se dobram mais
para formar uma estrutura terciária, que é o formato geral, tridimensional da proteína. As estruturas secundárias e
terciárias de uma proteína são determinadas em grande parte pela estrutura
primária – a sequência de aminoácidos – da proteína. Finalmente, algumas
proteínas têm duas ou mais cadeias de polipeptídios que se associam para produzir uma
estrutura quaternária. Como você deve recordar, a recomposição (SPLICING)
alternativa do pré-mRNA permite que um gene codifique mais de uma proteína. As
proteínas são feitas de domínios funcionais que são, em geral, codificados por
éxons diferentes. Assim, a recomposição alternativa de um pré-mRNA pode levar à
síntese de múltiplas proteínas (chamadas ISOFORMAS), com combinações diferentes de
domínios funcionais. Esse conceito é ilustrado pelo FGFR2, um gene humano que
codifica o receptor que liga os fatores de crescimento de fibroblastos e,
então, transduz um sinal dentro da célula. A proteína FGFR2 é constituída por
vários domínios, inclusive um domínio extracelular de união a ligantes. A
recomposição alternativa resulta em duas isoformas que diferem em seus domínios
extracelulares. Devido a essa diferença, cada isoforma liga-se a diferentes
fatores de crescimento. Para muitos genes que são alternativamente recompostos,
são feitas isoformas diferentes em tecidos diferentes.
EVENTOS PÓS-TRADUÇÃO: Quando liberadas de um ribossomo,
a maioria das proteínas recém-sintetizadas é incapaz de funcionar. Elas devem ser modificadas após a
tradução para se tornarem ativas. As proteínas nas células procarióticas e
eucarióticas sofrem alterações após a tradução, que são chamadas de
modificações pós-tradução. São possíveis vários tipos diferentes de
modificações. Alguns eventos pós-tradução, como a FOSFORILAÇÃO ou a UBIQUITINAÇÃO, modificam grupos laterais de
aminoácidos promovendo assim ativação ou
degradação da proteína, respectivamente. Algumas proteínas são sintetizadas
como proteínas precursoras maiores e devem ser rompidas e aparadas por enzimas
antes de se tornarem funcionais. Como já foi mencionado, o grupo formil ou o
resíduo inteiro de metionina podem ser removidos da extremidade amino de uma
proteína. Algumas proteínas exigem a fixação de carboidratos para ativação. Os
aminoácidos dentro de uma proteína podem ser modificados: são adicionados
fosfatos, grupos carboxila e grupos metila em alguns aminoácidos. Nas células
eucarióticas, a extremidade amino de uma proteína é acetilada após a tradução.
Uma modificação pós-tradução comum nos eucariotos é a fixação de uma proteína
chamada ubiquitina, que direciona a proteína para degradação. Outra modificação
de algumas proteínas é a remoção de 15 a 30 aminoácidos, chamada de sequência
de sinalização na extremidade amino da proteína. A sequência de sinalização
ajuda a direcionar uma proteína para um local específico dentro da célula, após
o que a sequência é removida por enzimas especiais.
VARIACAO:
Uma mutação comum é aquela na qual um códon que especifica um aminoácido é
alterado para se tornar um códon de terminação (chamada de mutação sem sentido
ou nonsense). Uma mutação sem sentido não afeta a transcrição, mas a tradução
termina de forma prematura quando o códon de terminação é encontrado. A
proteína resultante é truncada e em muitos casos, não funcional. Um modo comum
de surgimento das mutações sem sentido nas células eucarióticas é quando um ou
mais éxons são saltados ou incorretamente recompostos. O splicing incorreto
leva à deleção ou à adição de nucleotídios no mRNA, que altera o quadro de
leitura e introduz códons de terminação prematuros. A degenerescência do código
genético, ao contrário do que se poderia pensar, traz alguma vantagem evolutiva no
sentido de torná-lo mais estável contra os efeitos da mutação. Por exemplo, a
troca de um nucleotídeo na terceira posição do códon5’GCU3’não traria nenhum
efeito na cadeia polipeptídica, uma vez que 5' GCC 3', e 5' GCA 3' e 5' GCG 3'
codificam parao mesmo aminoácido, isto é, a alanina.
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