Síntese de Proteínas
A célula é a principal unidade funcional do organismo, é nela que se concentra a função de um tecido ou órgão. Entretanto, para sobreviver, praticar suas atividades biológicas e integrar ao ambiente em que está, faz-se necessário o uso de mecanismos únicos e condizentes a estrutura celular. Diante disso, a célula desenvolveu a capacidade de produzir moléculas – proteínas, que auxiliam em todo e qualquer processo biológico, podemos citar algumas classes de proteínas envolvidas nos mais diversos processos, como: enzimas, proteínas estruturais, proteínas transportadoras, proteínas motrizes, proteínas de reserva, sinalizadores, receptores, proteínas regulatórias de genes, entre outras.
Observando o panorama citado, vimos que proteínas são essenciais para o funcionamento celular e que, consequentemente, leva a integridade do organismo. Portanto, é necessário que as células sejam capazes de sintetizar proteínas específicas para determinadas ações na qual elas estarão envolvidas.
Como sintetizar proteínas? Da onde elas vêm?
Essas perguntas assombraram a comunidade científica por muitos anos. Todavia, em meados dos anos de 1950, com a descoberta da molécula de DNA, é que se começou a compreender os passos para a síntese de proteínas. É na molécula de DNA que está o código para a produção de uma proteína.
Entretanto, a descoberta do envolvimento do DNA, na síntese de proteína, fez com que os cientistas esbarrassem numa outra pergunta: como sintetizar uma sequência de aminoácidos, para compor a proteína, a partir de uma sequência de nucleotídeos?
A resposta dessa pergunta veio mais tarde, quando os cientistas encontraram um padrão de molécula capaz de linkar a sequência de nucleotídeos com os aminoácidos específicos para a produção das proteínas – eis que se descobre a molécula de RNA.
Etapas da síntese protéica
Em resumo, a síntese de proteína pode ser esquematizada como:
DNA -> RNA -> Proteína
Entretanto, esse simples esquema é mais complexo do que se parece. Assim, os cientistas, para facilitar as pesquisas, decidiram dividir e estudar separadamente as etapas para a síntese de proteína. Dessa forma, deu-se origem as duas etapas da síntese de proteínas:
- Etapa de DNA -> RNA (transcrição)
- Etapa de RNA -> Proteína (tradução)
Processo de transcrição
No processo de transcrição, o segmento de DNA, responsável pelo código da proteína, se abre, isto é, rompe as ligações de hidrogênio entre os nucleotídeos complementares. Esse fato auxilia a inserção de uma maquinaria específica com a finalidade de transcrever aquela sequência gênica em uma sequência de RNA, que no caso ficou conhecido como RNA mensageiro (RNAm).
A partir desse momento, no RNAm, há sequências de trinca de nucleotídeos que correspondem a um determinado aminoácido. Essas trincas ficaram conhecidas como códons. Se fossemos calcular o número de códons possíveis a partir da teoria, teríamos 64 (4x4x4 = 64) tipos de códons, entretanto há somente 20 aminoácidos que se combinam para produzir a proteína, dessa forma, intui-se que um aminoácido pode ser codificado por códons diferentes. Essa característica do código genético é conhecida como redundância, alguns pesquisadores afirmam que a redundância é uma característica importante que evita mutações gênicas. Observe a tabela de códons:
O seqüenciamento do RNAm, derivado do DNA, segue a regra da complementaridade. Dessa forma, a adenina, guanina, citosina e timina, do DNA, fazem pares com uracila, citosina, guanina e adenina, respectivamente, do RNA. Vale ressaltar que o RNA é isento de timina, porém possui um nucleotídeo semelhante, a uracila.
Anemia falciforme
A anemia falciforme é um exemplo característico de uma mutação gênica. Na tradução da cadeia β da hemoglobina, há um códon, GAG, responsável por traduzir um ácido glutâmico. Entretanto, por uma mutação no DNA, o códon se torna, GTG, traduzindo uma valina, isso é suficiente para causar alteração na conformação da hemoglobina e, consequentemente, da hemácia, deixando-a com aspecto em foice.
Essa hemácia em foice pode levar a quadros de dor, icterícia, síndrome mão-pé, infecções, úlceras e cansaço.
Entretanto, observe que se houvesse uma mutação de GAG para GAA, ainda teríamos o ácido glutâmico na cadeia β da hemoglobina, o que não iria alterar a fisiologia. Diante disso, vemos a real importância de um código genético degenerado.
Processo de tradução
O processo de tradução ocorre com a ajuda de dois outros tipos de RNAs. O primeiro, o RNA ribossômico (RNAr) é o local onde haverá a tradução do processo da síntese de proteína; o segundo, é o RNA transportador (RNAt), o qual é formado por um aminoácido e uma sequência pré-definida de nucleotídeos.
Tanto o RNAm como o RNAt se encontram em sítios específicos do ribossomo. Nesse local, os códons do RNAm se paream com as sequências do RNAt, conhecidas comoanti-códon. Esse pareamento faz com que o aminoácido ligado ao RNAt se desprenda fazendo ligação com os outros aminoácidos consecutivos dos próximos códons. Dessa forma, ao longo do tempo, há a formação de uma proteína pelo seqüencial pareamento de códons com anti-códons e as ligações dos aminoácidos.
Exemplo prático
Quantos nucleotídeos transcritos do DNA são necessários para formar uma proteína de 100 aminoácidos?
Para tal resposta, temos que pensar que cada aminoácido é formado por um pareamento códon/anti-códon, isso significa dizer que são necessários 100 pareamentos.
Cada códon ou anti-códon é composto por 3 nucleotídeos, logo são necessários 300 nucleotídeos.
Lembrando que os códons são transcrições diretas do DNA, logo, chega-se a conclusão que são necessários 300 nucleotídeos do DNA para transcrever uma proteína de 100 aminoácidos.
Uso de antibióticos
Alguns antibióticos, como o cloranfenicol, são capazes de inibir a síntese protéica de certas bactérias, devido à inibição do ribossomo. Entretanto, esses fármacos podem, também, inibir a síntese protéica do usuário, sendo esse um dos efeitos colaterais mais indesejáveis. Lembre-se que imunoglobulinas (anticorpos) são proteínas, logo o uso desses medicamentos podem levar a uma baixa imunológica.
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