Síntese Proteica

 

A síntese “in vivo” de uma cadeia polipeptídica  depende de um molde: a molécula de mRNA. Denomina-se RNA mensageiro (mRNA), o RNA transcrito a partir de uma sequência de DNA capaz de codificar uma proteína.

 Para que o RNA sirva de molde para a síntese de proteínas, é necessário um descodificador ou molécula adaptadora capaz de “ler” a mensagem que ele carrega. Esta molécula é um RNA especial, o RNA transportador (tRNA) cuja cadeia polinucleotídica de 75 a 85 nucleotídeos apresenta uma estrutura secundária peculiar na forma de trevo.

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É interessante notar que há um pareamento interno entre as bases desta fita simples formando hastes que sustentam alças onde se encontram as sequencias não emparelhadas de nucleotídeos. Alguns nucleotídeos apresentam bases modificadas. A modificação das bases ocorre após a síntese do tRNA.

Em A, a representação da estrutura secundária onde a posição do anti-códon e do braço aceptor de aminoácido estão indicadas. Em B, a estrutura tridimensional determinada por difração de Raio X.

Estas estruturas de haste e haste/alças são os braços da molécula:

  • Braço aceptor – haste que termina numa sequência, não emparelhada, CCA 3′OH na qual se ligará o aminoácido específico deste tRNA.
  • Braço do anticódon – encontrado na posição oposta do braço aceptor, contém uma trinca central de nucleotídeos específica para cada tipo de tRNA a qual reconhece a trinca complementar no mRNA. A trinca do mRNA é denominada códon e a do tRNA é denominada anticódon.

Cada códon é uma trinca de nucleotídeos que corresponde a um único tipo de aminoácido. Alguns códons não correspondem a nenhum aminoácido. Estes são chamados códons de terminação. O códon AUG especifica metionina que geralmente inicia a síntese protéica (veja  Código Genético). Tal sistema de descodificação permite que um mRNA seja utilizado como molde para a síntese de um polipeptídio.

A ligação dos tRNAs ao seu aminoácido específico, depende da ação das enzimas aminoacil-tRNA sintetases que ativam cada aminoácido ligando-o corretamente ao tRNA específico. Do contato entre a enzima e o tRNA participam os braços do anticódon e a haste D. Logo, numa dada célula devem existir, no mínimo, 20 tipos de aminoacil-tRNA sintetases. Todavia, como o código é degenerado este número pode subir para 40 ou 50. As aminoacil-tRNA sintetases também são moléculas adaptadoras, acoplando um aminoácido particular ao seu tRNA. Uma vez carregado o tRNA dirige-se ao ribossomo onde, via complementaridade de bases, reconhecerá o códon apropriado no mRNA. Na figura, a aminoacil-tRNA sintetase em ação.

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O “entendimento” do código genético requer, portanto, duas moléculas adaptadoras: as enzimas aminoacil-tRNA sintetases, que ligam um aminoácido particular ao seu tRNA correspondente e a molécula de tRNA propriamente dita que se liga ao códon apropriado no mRNA, através de pareamento com o anti-códon.

O processo de síntese de polipeptídios usando como molde os mRNAs é denominado tradução e ocorre nos ribossomos em presença do mRNA, dos tRNAs carregados e de uma série de outros fatores acessórios e enzimas específicas utilizando energia proveniente da hidrólise do GTP.

Os ribossomos são partículas compostas de duas subunidades. A subunidade grande (L, do inglês, Large) e a subunidade pequena (S, do inglês Small). Cada subunidade ribossômica é constituída de um conjunto específico de proteínas e de moléculas de RNA ribossômico (rRNA). Na figura esquema do processo de tradução.

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O aminoácido 6 carregado pelo seu respectivo tRNA está sendo adicionado. Os aminoácidos de 1 à 5 já fazem parte do polipeptídio. O tRNA vazio, de anti-códon CCC, complementar ao códon GGG (aa4) está abandonando o ribossomo. O sítio do ribossomo que recebe o tRNA carregado (aminoacil tRNA) é denominado sítio A. O sítio onde se liga o tRNA carregando a cadeia polipeptídica (peptidil-tRNA) é denominado sítio P.

Quando uma mensagem (mRNA) acopla-se à subunidade ribossômica pequena, juntamente com o tRNA iniciador (tRNAMet), está dado o passo inicial para a síntese da cadeia polipeptídica codificada no mRNA. Uma leitura cuidadosa desta mensagem será feita por tRNA sucessivos, carregando os aminoácidos adequados. Aqui, a molécula de mRNA será utilizada como molde para a construção do polipeptídio nascente.

A reação fundamental no processo de síntese protéica é a formação da ligação peptídica entre o grupo carboxila no final da cadeia nascente e o grupo amino livre de um aminoácido ingressante. Logo, o sentido de síntese da cadeia polipeptídica é do terminal amino ao terminal carboxila colinear à leitura da mensagem a qual é sempre feita do terminal 5′ para o terminal 3′ da molécula de mRNA.

Todos os processos delineados acima, tais como duplicação do DNA, transcrição e tradução, são executados por máquinas proteicas especializadas que poderão ser estudados com mais detalhes nos tópicos específicos.

 

Aqui, mais detalhes sobre  Tradução: do DNA ao RNA à Proteína, publicado em Scitable (Nature Education).