Tradução de DNA: processo em eucariotos e procariotos

Tradução de DNA: processo em eucariotos e procariotos

A tradução do DNA é o processo pelo qual a informação contida no RNA mensageiro produzido durante a transcrição (cópia da informação em uma sequência de DNA como RNA) é “traduzida” em uma sequência de aminoácidos por síntese proteica.

Do ponto de vista celular, a expressão gênica é uma questão relativamente complexa que ocorre em duas etapas: transcrição e tradução.

Todos os genes que são expressos (independentemente de codificarem ou não para sequências peptídicas, ou seja, proteínas) o fazem inicialmente transferindo as informações contidas em sua sequência de DNA para uma molécula de RNA mensageiro (mRNA) através de um processo chamado transcrição.

A transcrição é realizada por enzimas especiais conhecidas como RNA polimerases, que usam uma das cadeias complementares do DNA do gene como modelo para a síntese de uma molécula “pré-mRNA”, que é processada posteriormente para formar um mRNA maduro.

Para genes que codificam proteínas, as informações contidas nos mRNAs maduros são “lidas” e traduzidas como aminoácidos de acordo com o código genético, que especifica qual codão ou trigêmeo de nucleotídeo corresponde a cada aminoácido em particular.

A especificação da sequência de aminoácidos de uma proteína depende, portanto, da sequência inicial de bases nitrogenadas no DNA que corresponde ao gene e, em seguida, no mRNA que transporta essas informações do núcleo para o citosol (nas células eucarióticas); um processo que também é definido como síntese proteica guiada por mRNA.

Dado que existem 64 combinações possíveis das 4 bases nitrogenadas que compõem o DNA e o RNA e apenas 20 aminoácidos, um aminoácido pode ser codificado por diferentes trigêmeos (códons), de modo que o código genético é considerado “degenerado” (exceto o aminoácido metionina, que é codificado por um único códon AUG).

Tradução eucariótica (processo de etapas)

Nas células eucarióticas, a transcrição ocorre no núcleo e a tradução no citosol; portanto, os mRNAs formados durante o primeiro processo também desempenham um papel no transporte de informações do núcleo para o citosol, onde o maquinaria biossintética (ribossomos).

É importante mencionar que a compartimentalização da transcrição e tradução em eucariotos é verdadeira para o núcleo, mas não é a mesma para organelas com seu próprio genoma, como cloroplastos e mitocôndrias, que possuem sistemas mais semelhantes aos de organismos procarióticos.

As células eucarióticas também possuem ribossomos citossólicos anexados às membranas do retículo endoplasmático (retículo endoplasmático rugoso), no qual ocorre a tradução de proteínas destinadas a inserir nas membranas celulares ou que requerem processos pós-traducionais que ocorrem no referido compartimento. .

– Processamento de mRNAs antes da tradução

Os mRNAs são modificados nas extremidades à medida que são transcritos:

– Quando a extremidade 5 ‘do mRNA emerge da superfície da RNA polimerase II durante a transcrição, ela é imediatamente “atacada” por um grupo de enzimas que sintetizam uma “capa” composta de guanilato de 7-metil e conectada ao nucleotídeo terminal do RNAm através de uma ligação trifosfática 5 ‘, 5’.

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– A extremidade 3 ‘do mRNA sofre uma “clivagem” por uma endonuclease, que gera um grupo hidroxila 3’ livre ao qual é anexada uma “cadeia” ou “cauda” de resíduos de adenina (de 100 a 250), que são adicionadas um de cada vez por uma enzima poli (A) polimerase.

O “capuz 5” e a “cauda poli A” têm funções na proteção de moléculas de mRNA contra a degradação e, além disso, funcionam no transporte de transcritos maduros para o citosol e no início e término de tradução, respectivamente.

C orto e splicing

Após a transcrição, os mRNAs “primários”, com suas duas extremidades modificadas, ainda presentes no núcleo, passam por um processo de “splicing”, no qual as seqüências intrônicas são geralmente removidas e os exons resultantes são anexados (processamento pós-transcricional) , obtendo assim os transcritos maduros que deixam o núcleo e atingem o citosol.

A emenda é realizada por um complexo chamado riboproteico do spliceossoma (anglicismo do spliceossoma ), cinco , pequenas ribonucleoproteínas e moléculas de RNA, capazes de “reconhecer” as regiões a serem removidas do transcrito primário.

Em muitos eucariotos, existe um fenômeno conhecido como “emenda alternativa”, o que significa que diferentes tipos de modificações pós-transcricionais podem produzir diferentes proteínas ou isoenzimas que diferem umas das outras em alguns aspectos de suas seqüências.

– Ribossomos

Quando transcritos maduros deixam o núcleo e são transportados para tradução no citosol, são processados ​​pelo complexo de tradução conhecido como ribossomo, que consiste em um complexo de proteínas associadas às moléculas de RNA.

Os ribossomos são compostos de duas subunidades, uma “grande” e a outra “pequena”, que são livremente dissociadas no citosol e se ligam ou se associam à molécula de mRNA traduzida.

A ligação entre ribossomos e mRNA depende de moléculas especializadas de RNA que se associam a proteínas ribossômicas (RNA ribossômico ou rRNA e RNA de transferência ou tRNA), cada qual desempenhando funções específicas.

Os tRNAs são “adaptadores” moleculares, pois através de uma de suas extremidades podem “ler” cada códon ou tripleto no mRNA maduro (por complementaridade de bases) e, por outro, podem se ligar ao aminoácido codificado pelo códon “lido”.

As moléculas de rRNA, por outro lado, são responsáveis ​​por acelerar (catalisar) o processo de ligação de cada aminoácido na cadeia peptídica nascente.

Um mRNA eucariótico maduro pode ser “lido” por muitos ribossomos, quantas vezes a célula indicar. Em outras palavras, o mesmo mRNA pode fazer muitas cópias da mesma proteína.

Iniciar codão e quadro de leitura

Quando um mRNA maduro é abordado por subunidades ribossômicas, o complexo da riboproteína “varre” a sequência da referida molécula até encontrar um códon de início, que é sempre AUG e envolve a introdução de um resíduo de metionina.

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O códon AUG define o quadro de leitura para cada gene e, além disso, define o primeiro aminoácido de todas as proteínas traduzidas na natureza (esse aminoácido é frequentemente eliminado após a tradução).

Códons de terminação

Três outros códons foram identificados como aqueles que induzem o término da tradução: UAA, UAG e UGA.

Essas mutações que envolvem uma mudança de bases nitrogenadas no trigêmeo que codifica um aminoácido e que resultam em códons de terminação são conhecidas como mutações sem sentido, uma vez que causam uma parada prematura do processo de síntese, que forma proteínas mais curtas.

Regiões não traduzidas

Perto da extremidade 5 ‘das moléculas de ARNm maduro não são regiões que são não traduzida (UTR, do Inglês Untranslated Região ), também conhecidas sequências “leader”, que estão localizados entre o primeiro nucleotídeo e o codão de iniciação da tradução ( AGOSTO).

Essas regiões UTR não traduzidas têm locais específicos para a ligação ao ribossomo e, em humanos, por exemplo, têm aproximadamente 170 nucleotídeos de comprimento, incluindo regiões reguladoras, locais de ligação às proteínas que funcionam na regulação da tradução etc.

– Início da tradução

A tradução, assim como a transcrição, consiste em 3 fases: uma de iniciação, outra de alongamento e finalmente uma de terminação.

Iniciação

Consiste na montagem do complexo de tradução no mRNA, que merece a ligação de três proteínas conhecidas como Fator de Iniciação (IF ), IF1, IF2 e IF3 à pequena subunidade do ribossomo.

O complexo de “pré-iniciação” formado pelos fatores de iniciação e pela pequena subunidade ribossômica está, por sua vez, ligado a um tRNA que “carrega” um resíduo de metionina e esse conjunto de moléculas se liga ao mRNA, próximo ao códon de início. AGOSTO

Esses eventos levam à ligação do mRNA à grande subunidade ribossômica, levando à liberação de fatores de iniciação. A subunidade grande do ribossomo possui 3 locais de ligação para moléculas de tRNA: o local A (aminoácido), o local P (polipeptídeo) e o local E (saída).

O local A se liga ao anticodon aminoacil-tRNA que é complementar ao do mRNA traduzido; o local P é o local onde o aminoácido é transferido do tRNA para o peptídeo nascente e o local E é o local onde é encontrado no tRNA “vazio” antes de ser liberado no citosol após a liberação do aminoácido.

Alongamento

Esta fase consiste no “movimento” do ribossomo ao longo da molécula de mRNA e na tradução de cada códon que está “lendo”, o que implica o crescimento ou alongamento da cadeia polipeptídica no nascimento.

Esse processo requer um fator conhecido como fator de alongamento G e energia na forma de GTP, que é o que impulsiona a translocação dos fatores de alongamento por toda a molécula de mRNA durante a tradução.

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A atividade peptidil transferase dos RNAs ribossômicos permite a formação de ligações peptídicas entre aminoácidos sucessivos que são adicionados à cadeia.

Terminação

A tradução termina quando o ribossomo encontra qualquer um dos códons de terminação, uma vez que os tRNAs não reconhecem esses códons (eles não codificam aminoácidos). As proteínas conhecidas como fatores de liberação também se ligam, o que facilita o desprendimento do mRNA do ribossomo e a dissociação de suas subunidades.

Tradução procariótica (etapas-processos)

Nos procariontes, assim como nas células eucarióticas, os ribossomos responsáveis ​​pela síntese protéica são encontrados no citosol (o que também é verdadeiro para a maquinaria transcricional), fato que permite o rápido aumento da concentração citosólica de uma proteína. quando a expressão dos genes que o codificam aumenta.

Embora não seja um processo muito comum nesses organismos, os mRNAs primários produzidos durante a transcrição podem sofrer maturação pós-transcricional através de “splicing”. No entanto, o mais comum é observar ribossomos vinculados ao transcrito primário que o traduz ao mesmo tempo em que está sendo transcrito da sequência de DNA correspondente.

Em vista do exposto, a tradução em muitos procariontes começa no extremo 5 ‘, uma vez que o extremo 3’ do mRNA permanece ligado ao DNA modelo (e ocorre concomitantemente com a transcrição).

Regiões não traduzidas

As células procarióticas também produzem mRNAs com regiões não traduzidas conhecidas como “caixa Shine-Dalgarno” e cuja sequência de consenso é AGGAGG. Como é evidente, as regiões UTR das bactérias são consideravelmente mais curtas que as das células eucarióticas, embora desempenhem funções semelhantes durante a tradução.

Processo

Em bactérias e outros organismos procarióticos, o processo de tradução é bastante semelhante ao das células eucarióticas. Também consiste em três fases: iniciação, alongamento e terminação, que dependem de fatores procarióticos específicos, além dos utilizados pelos eucariotos.

O alongamento, por exemplo, depende dos fatores de alongamento conhecidos como EF-Tu e EF-Ts, em vez do fator G dos eucariotos.

Referências

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  6. Rosenberg, LE & Rosenberg, DD (2012). Genes e genomas humanos: ciência. Health, Society, 317-338.

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