Síntese de proteínas
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]
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
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
Diagrama de transcrição e tradução durante a expressão do gene.
Referências
- ↑ Primer on Molecular Genetics: Introduction pelo U.S. Department of Energy, Acessado em 22 de janeiro de 2011.
- ↑ Messenger RNA (mRNA) Talking Glossary of Genetics Terms, National Human Genome Research Institute. Acessado em 25 de setembro de 2010.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 What is a Cell? by the National Center for Biotechnology Information.
- ↑ 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.
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