Síntese de proteínas

De CriaçãoWiki, a enciclopédia da ciência da criação.
Protein production.png
Aminoácidos ligados entre si durante uma reação de condensação para formar um peptídeo.

A síntese de proteínas é o processo durante o qual as instruções químicas sobre genes são usadas por uma célula viva para fazer proteínas. É um procedimento altamente complexo que envolve um grande número de reações químicas, tanto dentro como fora do núcleo, que são catalisadas por uma série de enzimas e cofatores.

Em resumo, a síntese da proteína inicia-se no núcleo, em que as instruções de codificação de proteínas de genes são transmitidos indirectamente através do ácido ribonucléico mensageiro (ARNm), uma molécula intermediária transiente semelhante a um fio único de DNA. Esse RNAm é movido do núcleo para o citoplasma celular, onde serve como molde para a síntese de proteínas. A maquinaria de sintetizar proteínas das células (ribossomos), em seguida, converte os códons em uma sequência de aminoácidos que acabará por constituir a molécula de proteína. [1]

Códons

Os códons são os códigos de instrução utilizados pelas células para identificar quais aminoácidos são para ser utilizados para montar as proteínas. Eles têm três nucleotídeos de comprimento, e são lidos pela célula a medida que sua maquinaria se desloca para baixo da cadeia do gene. Alguns exemplos de códons estão listados na tabela a seguir, juntamente com o aminoácido que eles representam.

Códons dos nucleotídeos e os seus aminoácidos correspondentes.
Códon  -  Aminoácido 
 TGC   =  Cisteína
 CTG   =  Leucina
 AGT   =  Serina
 GCA   =  Alanina

Os códons não são só encontrados em genes (DNA) e no transcrito de RNAm, mas também sobre uma molécula de RNA chamada RNA transportador (RNAt), que traz aminoácidos para o local de síntese de proteína (ribossomo). O RNAt também transporta um aminoácido e um códon que é comparado com a sequência do RNAm, e, se eles são complementares um do outro, o aminoácido é incorporado na cadeia de proteína em crescimento pelo ribossomo.

Tradução do RNAm

Como mencionado acima, o RNAm é uma cópia de um gene que serve como molde para a síntese de proteínas. A maquinaria de síntese de proteína das células (ribossomos) traduz os códons do RNAm em uma sequência de aminoácidos que irá, eventualmente, constituir a molécula de proteína. Os códons também fornecem informações que instruem a célula onde começar e parar a tradução.

Componentes

RNA mensageiro
O RNA mensageiro (RNAm) é uma molécula de RNA de cadeia simples que é complementar de uma das cadeias de DNA de um gene. O RNAm é uma versão de RNA do gene que deixa o núcleo da célula e se desloca para o citoplasma, onde as proteínas são feitas. Durante a síntese de proteínas, uma organela denominada ribossomo se move ao longo do RNAm, lê a sua sequência de bases, e utiliza o código genético para traduzir cada trio de três bases, ou códon, no seu correspondente aminoácido.[2]

Ribossomo
A maquinaria celular responsável pela síntese de proteínas é o ribossomo. O ribossomo consiste de RNA estrutural e cerca de 80 proteínas diferentes. No seu estado inativo, ele existe como duas subunidades: uma subunidade grande e uma subunidade pequena. Quando a subunidade pequena encontra um RNAm, o processo de tradução de um RNAm a uma proteína começa. Na subunidade grande, existem dois locais de aminoácidos que se ligam e, assim, estão suficientemente perto uns dos outros para formar uma ligação. O "sítio A" aceita um novo RNA transportador ou RNAt—a molécula de adaptador, que age como um conversor entre o RNAm e a proteína—levando um aminoácido. O "sítio P" liga-se no RNAt que fica ligado à cadeia em crescimento.[3]

tRNA.

RNAt
A molécula adaptadora que funciona como um conversor entre o RNAm e a proteína é uma molécula de RNA específica, o RNAt. Cada RNAt tem um local aceitador específico que se liga a um trio de nucleotídeos em particular, chamado códon, e um sítio de anti-códon que se liga a uma sequência de três nucleotídeos não pareados, o anti-códon, que pode então ligar-se ao códon. Cada RNAt também tem uma proteína carregadora específica, denominada aminoacil-tRNA sintetase. Essa proteína só pode vincular a esse RNAt particular e anexar o aminoácido correto para o sítio receptor.[3]

Detalhes do processo

O sinal de início para a tradução é o códon ATG, que codifica para o aminoácido metionina. Nem todas as proteínas começam com a metionina necessariamente, porém. Muitas vezes esse primeiro aminoácido será removido em posterior processamento da proteína. Um RNAt carregado com metionina liga-se ao sinal de início de tradução. A subunidade grande liga-se ao RNAm e a subunidade pequena, e assim começa a elongação, a formação da cadeia polipeptídica. Após o primeiro RNAt carregado aparecer no local, o ribossomo desloca de modo que o RNAt está agora no local P. Novos RNAt carregados, correspondendo aos códons do RNAm, entram no sítio A, e uma ligação é formada entre dois aminoácidos. O primeiro RNAt é agora liberado, e o ribossomo muda novamente de modo que um RNAt transportando dois aminoácidos está agora no local P. Um novo RNAt carregado depois liga-se ao sítio A.[3]

Esse processo continua até que o ribossomo atinge o que é chamado de códon de parada (ou códon de terminação), um trio de nucleotídeos que sinaliza o término da tradução. Quando o ribossomo atinge um códon de parada, nenhuma aminoacil-RNAt se liga ao sítio A vazio. Esse é o sinal do ribossomo para quebrar nas suas subunidades pequenas e grandes, liberando a nova proteína e o RNAm.

Modificação pós-traducional

Estrutura de Proteína: proteína estruturas primária, secundária, terciária e quaternária

A tradução do RNAm em uma cadeia de aminoácidos não é o fim do processo. Uma proteína, muitas vezes, passa por modificação adicional, chamada de modificação pós-traducional. Por exemplo, ela pode ser clivada por uma enzima de corte da proteína-, chamada de protease, em um local específico ou ter alguns dos seus aminoácidos alterados.[3]

O produto de um único gene é uma sequência de aminoácidos chamada um peptídeo ou polipeptídeo. Ele é conhecido como a estrutura primária de uma proteína. O peptídeo é em seguida dobrado de modo a formar uma subunidade particular, e, em seguida, junta-se em conjunto com outros peptídeo para fazer uma proteína funcional. Estruturas de proteínas são conhecidas por 4 níveis de organização:. Estruturas de proteínas primárias, secundárias, terciárias e quaternárias[4]

Galeria

Referências

  1. Primer on Molecular Genetics: Introduction pelo U.S. Department of Energy, Acessado em 22 de janeiro de 2011.
  2. Messenger RNA (mRNA) Talking Glossary of Genetics Terms, National Human Genome Research Institute. Acessado em 25 de setembro de 2010.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 What is a Cell? by the National Center for Biotechnology Information.
  4. Protein and Polypeptide Structure: Four Conformation Levels of Protein Structure Por Anne Marie Helmenstine, Ph.D., About.com Guide, Acessado em 22 de janeiro de 2011.