GENÉTICA MOLECULAR - SÍNTESE DE PROTEÍNAS

TRADUÇÃO - do gene à proteína

Após a síntese de RNAs, o passo subsequente para concluir a expressão gênica é a conversão da informação contida na molécula de RNA mensageiro (na forma de uma sequência de nucleotídeos) em uma cadeia de aminoácidos, que é o polipeptídeo. Desta forma, finalizamos o conjunto de eventos que envolve as propriedades funcionais do DNA.

A informação é decodificada em um sistema que envolve a interação entre mRNA e o tRNA, intermediada pelos ribossomos. Os ribossomos são estruturas supramoleculares compostas de rRNA e proteínas, que possuem duas sub unidades: a sub unidade maior e a sub unidade menor. Esta organização básica é comum entre procariontes e eucariontes, entretanto, os elementos (rRNA e proteínas) são diferentes. Desta forma, é possível diferenciar os ribossomos dos dois grupos. Os ribossomos procariontes possuem uma subunidade (maior) com coeficiente de sedimentação em gradiente de densidade de 50S (Svedberg) e outra (menor) com 30S. A estrutura completa, com o arranjo das duas subunidades apresenta coeficente de 70S. Já nos eucariontes, a subunidade maior tem 60S e a menor 40S, constituindo uma estrutura de 80S.

O sistema de decodificação, conhecido como código genético, permite que a informação contida em uma sequência de nucleotídeos seja convertida em uma sequência de aminoácidos. No processo, cada conjunto de 3 nucleotídeos do mRNA (chamado de códon, trinca ou triplet) é correspondente a um aminoácido na proteína. A alocação do aminoácido é especificada pelo pareamento entre o códon do mRNA e o anti-códon do tRNA.
No código genético, das 64 combinações de 3 nucleotídeos possíveis, 3 não determinam a alocação de aminoácidos (não há tRNA com anticodon complementar). Estes códons são denominados códons de parada (stop codon) ou códons de terminação (comumente UAA; UAG e UGA).Das 61 combinações restantes, 1 determina o início da síntese, sendo denominado códon de início (AUG). Este códon especifica o aminoácido metionina. Os 60 códons restantes determinam os outros 19 aminoácidos que compõe as proteínas.

As principais características do código genético são:
1 - universalidade
é partilhado pela grande maioria dos organismos, com poucas exceções
2 - redundância ou degeneração
um mesmo aminoácido pode ser codificado por mais que um códon (veja a tabela do código genético)
3 - não ambiguidade
os códons são específicos para seus respectivos aminoácidos, ou seja, um códon sempre determina o mesmo aminoácido, não havendo variação

Uma particularidade do código genético é o códon de início, que também determina o aminoácido metionina. Para ser o códon de início é necessário que haja reconhecimento de sequências específicas no mRNA, ou seja, não é qualquer AUG no mRNA que determina o começo da tradução. Em procariontes, o códon de inicio é adjacente a uma sequencia nucleotídica específica, denominada sequência de Shine-Dalgarno (AGGAGGU), que dista cerca de 6 nucleotídeos do AUG e é reconhecida pelo rRNA 16S que compõe a subunidade menor do ribossomo.

Nos eucariontes, a identificação do códon de início também requer o reconhecimento de uma sequência específica no mRNA, a sequência de Kozak (GACACCAUGG) que contém o AUG.

Podemos dividir a tradução em diferentes etapas. Para que o processo tenha início, os tRNAs são ativados, ou seja, tem aminácidos ligados a seu braço aceptor. A enzima responsável pelo processo é a aminoaciltRNA sintetase, em uma reação de duas fases. Primeiro a enzima se liga a ATP e ao aminoácido e, em seguida, ocorre a ligação do aminoácido ao tRNA. A especificidade da ligação é assegurada pela ocorrência de uma aminoaciltRNA sintetase para cada um dos 20 diferentes aminoácidos. Após a ligação do aminoácido o tRNA é chamado tRNA ativado, e é referido com a indicação do aminoácido que carrega (por exemplo, o tRNA ativado da metionina é denominado tRNAMet). Somente os tRNAs ativados são capazes de interagir com os ribossomos na tradução.
O processo de síntese propriamente dito começa com a formação do complexo de pré-iniciação, composto pela subunidade menor do ribossomo, pelo tRNAMet e por proteínas específicas denominadas fatores de iniciação (IFs). Este complexo reconhece o códon de iniciação e, após este reconhecimento, a subunidade maior do ribossomo é integrada ao sistema. A partir deste momento, cada códon do mRNA será reconhecido pelo seu respectivo tRNA através do anticodon, com o deslocamento do ribossomo ao longo da cadeia do mensageiro. Estes eventos aão conhecidos como alongamento (crescimento da cadeia polipeptídica) e translocação (movimentação sobre o mRNA). Proteínas denominadas EFs (fatores de alongamento) participam nesta etapa. O término da tradução ocorre quando o ribossomo alcança o códon de parada, permitindo que outras proteínas, denominadas fatores de liberação (RFs), se liguem ao ribossomo e determinem a dissociação das duas subunidades ribossomais, com liberação do polipeptídeo sintetizado (para visualizar o processo, não deixe de assistir às animações indicadas no link da aula 5).