TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO

Com o avanço da genética e da biologia molecular, o conhecimento sobre os processos que regem a fisiologia de uma célula se tornou cada vez mais voltado à atividade protéica. Hoje em dia, diversos papéis são atribuídos a outras classes de moléculas, como glicídios e lipídios. Ainda assim, mesmo que indiretamente, todo o funcionamento parece depender das proteínas.
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A síntese de uma proteína e sua relação com o código genético ficaram conhecidos como o dogma central da biologia molecular. Nele, compreendemos que moléculas de DNA, além de moldes para sua própria replicação, são responsáveis por guiar a produção de RNA que, por sua vez, coordena a construção das proteínas. O DNA de um organismo pode ser compreendido como a união entre pequenas porções que codificam suas características (regiões gênicas) e grandes porções que apresentam papel estrutural no funcionamento dos genes (regiões intergênicas). Estes pequenos trechos, conhecidos como genes, são responsáveis pela síntese de moléculas de RNA através da transcrição. Estes RNA, então, serão integrados na síntese de uma proteína durante a etapa de tradução.

TRANSCRIÇÃO GÊNICA

A síntese de moléculas de RNA é similar à replicação do DNA. No entanto, ao invés de usar as duas fitas do DNA como molde, apenas uma delas orienta a transcrição. Além disso, não empregamos todo o DNA na transcrição, mas apenas os genes. Durante a transcrição, um complexo enzimático acessa a dupla-fita de DNA e a desnatura. Neste momento, abre-se a possibilidade de pareamento entre as bases nitrogenadas que formam um dado gene e aquelas que constituem os nucleotídeos livres no núcleo de uma célula eucariótica. Os pareamentos são muito similares aqueles que ocorrem na replicação: citosinas (C) se pareiam a guaninas (G), enquanto timinas (T) se pareiam a adeninas (A). A diferença é que, ao invés das adeninas do DNA também se parearem às timinas (ausentes no RNA), se parearão às uracilas (U). Enquanto o complexo enzimático se desloca ao longo do gene, uma de suas subunidades conhecida como RNA Polimerase conecta os nucleotídeos do RNA através de ligações fosfodiéster. Uma vez que o gene tenha sido transcrito, o complexo se desfaz, o RNA sintetizado se desconecta do DNA e a dupla-fita é refeita. Os RNA sintetizados na transcrição podem ser de três tipos diferentes: RNA ribossomal (RNAr): juntamente a proteínas especiais, formará o ribossomo, responsável pela síntese protéica; RNA transportador (RNAt): transporta os aminoácidos que formarão a proteína até o ribossomo para que lá sejam conectados por ligações peptídicas; RNA mensageiro (RNAm): orienta o posicionamento dos aminoácidos na ordem correta para a formação de uma proteína específica.
EDIÇÃO DO RNAm
Os organismos eucariontes possuem uma capacidade especial em relação a seus RNA mensageiros. Após a transcrição, ainda no núcleo, estes RNA podem sofrer edições moleculares que retiram partes que não importam na síntese da proteína de interesse. Este processo é comumente referenciado pelo seu nome em inglês como splicing. Um RNA mensageiro pode ser compreendido como uma fita-simples que apresenta dois tipos de regiões. Algumas destas porções (éxons) permanecerão no RNAm após sua edição, enquanto outras (íntrons) serão eliminadas. Os éxons e íntrons não são sempre os mesmos, o que aumenta a variabilidade de proteínas que pode ser sintetizada a partir de um único gene, elevando o número de características que podem ser controlados por uma célula eucarionte. A figura a seguir exemplifica um processo de splicing. Neste caso, o pré-RNAm (antes da edição) apresenta dois éxons e um íntron. Com o auxílio de um complexo de proteínas, referenciadass como proteínas U, o íntron é retirado e os dois éxons são unidos, formando o RNAm maduro que será exportado ao citoplasma. O processo de splicing não pode ser observado em procariontes. Nestes organismos, pela ausência de um núcleo delimitado, a transcrição é acoplada à tradução. Isto significa que, enquanto um RNA mensageiro ainda está sendo sintetizado pela RNA Polimerase, já há ribossomos realizando sua tradução à proteína.

TRADUÇÃO

A atividade dos três tipos de RNA anteriormente descritos (RNAr, RNAt e RNAm) no citoplasma possibilita a síntese de uma proteína. Neste processo, após a formação dos ribossomos pela interação entre moléculas de RNAr e proteínas ribossomais, ocorre sua ligação a uma molécula de RNAm e, por fim, o carregamento de aminoácidos por moléculas de RNAt até o ribossomo encerra o processo. Um RNAm pode possuir algumas dezenas de nucleotídeos, cada qual com sua base nitrogenada. No entanto, podemos entendê-lo como uma série de trincas de bases nitrogenadas. Cada uma destas trincas corresponde a um códon. A maioria dos códons corresponde a um RNAt com aminoácidos específicos, mas há também códons que sinalizam o final da tradução, e um códon que indica o local onde ela deve ser iniciada. Como o RNAm indica a posição em que os aminoácidos que constituirão a proteína devem ser inseridos, ele precisa interagir com o RNAt. Assim, cada códon do RNAm corresponde a uma trinca do RNAt chamada de anticódon. A tabela a seguir apresenta todas as possibilidades de pareamento entre códons e anticódons, com seus aminoácidos resultados. É importante destacar que ela não precisa ser memorizada, sendo parcialmente oferecida quando seu uso é necessário em uma questão de prova. A figura a seguir mostra, de forma reduzida, o pareamento entre códons de um RNA mensageiro e anticódons de moléculas RNA transportador com seus aminoácidos. Note que o códon exemplificado AUG se pareia ao anticódon UAC em um RNA transportador que carrega um aminoácido metionina (met). Isto significa que este códon sempre pareará com o mesmo anticódon, resultando sempre no mesmo aminoácido. O mesmo acontece para o códon GGU, em destaque, que se pareia com o anticódon CCA em um RNA transportador que carrega o aminoácido glicina (gly). Quando um primeiro RNAt se pareia ao RNAm a ser traduzido, ocupa um local específico no ribossomo que é chamado de sítio peptidil (P). Ao seu lado há outro local, o sítio aminoacil (A), que abrigará um segundo RNAt a se parear com o códon seguinte do RNAm. Neste momento, com dois RNAt ocupando seus sítios P e A, o ribossomo catalisa uma ligação peptídica entre os dois aminoácidos existentes. O passo seguinte é se mover ao próximo códon do RNAm. Isto desloca o RNAt que estava no sítio P para um sítio de saída (E, do inglês exit) e o RNAt que ocupava o sítio A passa ao sítio P. Resumidamente, o ribossomo se desloca ao longo do RNAm para receber novos RNAt e seus aminoácidos. Isto permite o alongamento da proteína até que seja atingido o códon de parada. Este códon não codifica nenhum aminoácido, mas simboliza o fim da tradução e o desacoplamento das estruturas envolvidas: ribossomo, RNAm e RNAt. A sequência de aminoácidos de uma proteína, orientada pela sequência de códons de um RNA mensageiro, é de extrema importância para o seu correto funcionamento. Alterações nesta sequência podem interferir com a conformação e atividade protéica. Um exemplo é a alteração na proteína hemoglobina, presente nas hemácias, que acarreta na anemia falciforme. Hemácias normais, tem formato bicôncavo arredondado, mas uma alteração geneticamente herdada no gene da hemoglobina faz com que esta proteína adquira uma estrutura mais rígida. Isto leva as células vermelhas a apresentarem um formato alongado como a lâmina de uma foice, reduzindo sua capacidade de passar por pequenos vasos sanguíneos. Todo o quadro é causado pela alteração em uma única base nitrogenada no DNA que, por sua vez, é passada ao RNAm e culmina em uma proteína modificada em relação ao normal. O códon em questão ocupa a trinca de posição número seis no gene da hemoglobina. Ao invés de GAG, pacientes com anemia falciforme apresentam um GTC, deixando de codificar o aminoácido glutamina e passando a codificar a valina.

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