Transcrição e Tradução: O Processo de Síntese Proteica

Transcrição

A transcrição consiste na síntese de RNA. É realizada pela enzima RNA polimerase, que realiza a polimerização do RNA a partir de um molde de DNA. O processo ocorre em três etapas principais: iniciação, alongamento e término.

I. Transcrição em Procariontes

1. Iniciação: Começa em regiões do DNA chamadas de promotoras — sequências específicas reconhecidas pela RNA polimerase. Em procariontes, duas dessas regiões (também conhecidas como sequências de consenso) estão presentes a cerca de 10 (5’ TATATT 3’) e 35 (5' TTGACA 3’) pares de bases acima do ponto de início da transcrição. A estrutura formada entre a RNA polimerase e o DNA é chamada de Complexo Promotor Fechado.

A dupla-hélice é separada rompendo-se as ligações entre as bases das duas fitas. Para que isso aconteça, a RNA polimerase desenrola o DNA dúplex, formando uma bolha de transcrição (Complexo Promotor Aberto).

2. Alongamento: Após a formação da primeira ligação fosfodiéster, inicia-se a fase de alongamento ou elongação. O RNA recém-sintetizado pareia-se temporariamente com a fita molde de DNA, formando um híbrido curto RNA-DNA (± 12 pb). Depois de iniciada a transcrição, a subunidade sigma (σ) se desprende do complexo enzimático e fica livre para se ligar a outro complexo.

3. Término: Uma vez iniciada, a transcrição segue numa velocidade de aproximadamente 50 nucleotídeos por segundo. Terminadores são sequências de bases no DNA cuja função é parar a síntese de RNA em pontos específicos. Pode ocorrer de duas maneiras:

• 1) Sequências de aproximadamente 40 bp: com trechos ricos em GC e ricos em A (palíndromos). Essa sequência é capaz de formar ligações com ela mesma, formando um grampo.
• 2) Rho-dependentes: a proteína Rho (bastante grande) liga-se à RNA polimerase e faz com que ela se "desligue" do DNA, terminando o processo de transcrição.

II. Transcrição em Eucariontes

Existem três RNA polimerases diferentes, cada uma com seu próprio promotor, de modo que cada enzima transcreve apenas seu conjunto específico de genes.

• 1. Iniciação: A RNA polimerase I, II ou III forma o complexo de pré-iniciação, que é composto pela enzima e várias proteínas chamadas fatores de transcrição. O promotor em eucariontes é chamado de TATA box (5’- TATAAAT- 3’) e está situado cerca de 25 nucleotídeos antes da posição onde começa a transcrição.
• 2. Alongamento: Após a ligação da RNA polimerase, entra em ação a DNA helicase, que dissocia o DNA para que possa começar a transcrição. Esta região é chamada de bolha de transcrição e contém entre 12 e 17 pb (pares de bases).
• 3. Término: Os pontos de término parecem variar; em alguns casos, ocorre aparentemente em uma série de A (adeninas).

III. Processamento do RNA

Após a transcrição, o RNA resultante é chamado de transcrito primário.

• Em procariontes: Sofrem pouco ou nenhum processamento após sua síntese, sendo traduzidos ainda durante a sua produção.
• Nos eucariontes: O transcrito primário necessita de algumas alterações para adquirir maior estabilidade. O conjunto dessas alterações necessárias é chamado de processamento do RNA.

O processamento dos mRNAs em eucariontes é realizado em três etapas principais:

1. Adição do Cap 5': Chamada de "capacete" do RNA, é uma modificação que ocorre na sua extremidade 5’. Consiste na adição de uma 7-metilguanosina, que protege a extremidade 5’ do transcrito da ação de enzimas (exonucleases).
2. Formação da cauda Poli-A: Transcritos primários de RNA são clivados através de uma enzima (endonuclease) específica que reconhece a sequência AAUAAA. A enzima polimerase poli-A (ATP) acrescenta os nucleotídeos "A" na extremidade 3’ do RNA.
3. Splicing: Retirada dos íntrons de um RNA para produzir um mRNA funcional. Sequências consensos são apresentadas dentro dessa região de corte; a grande maioria dos íntrons começa com uma sequência GU e termina com AG.

Síntese de Proteínas - Tradução

O processo de síntese de proteínas usa como molde os mRNAs e ocorre nos ribossomos (rRNA) na presença dos tRNAs carregados e uma série de outros fatores acessórios, utilizando energia proveniente da hidrólise do GTP. A tradução pode ser didaticamente dividida em três etapas:

1) Iniciação: O mRNA liga-se à subunidade menor do ribossomo (30S). Ocorre a ligação do primeiro aminoacil-tRNA (tRNA + aa) formil-metionina no sítio P (exceção) e a ligação da subunidade maior do ribossomo (50S), formando o complexo de iniciação.

Em procariontes, o ribossomo e o primeiro tRNA são colocados no local correto devido a uma sequência chamada de Sequência de Shine-Dalgarno no mRNA, que sinaliza o início da tradução (-8 a 13 pb). Exemplo em E. coli: CACGAGGGGAAAUCUGAUGGAACGC (Sequência de Shine-Dalgarno e Códon de iniciação). Os eventos da iniciação são mediados por proteínas chamadas Fatores de Iniciação (IF1, IF2 e IF3). Em eucariontes, existem pelo menos nove fatores de iniciação.

2) Alongamento: Adição de aminoácidos à cadeia polipeptídica. Entra no sítio A o segundo aminoacil-tRNA, ocorrendo a primeira ligação peptídica (dipeptidil). O ribossomo movimenta-se a uma distância de um códon no sentido 3’ (translocação), deixando o sítio aminoacila (A) livre para o terceiro tRNA. Esta etapa é promovida por proteínas chamadas fatores de alongamento (EF-TU, EF-TS e EF-G).

O ribossomo tem três cavidades para ligação do tRNA, designadas: P (peptidil), A (aminoacil) e E (exit). O tRNA fica ligado à cavidade P quando o ribossomo se fecha; o próximo tRNA vai parear com o segundo códon da sequência do mRNA entrando na cavidade A.

3) Terminação: O processo de alongamento se repete até que um códon de terminação seja encontrado pelo ribossomo (UAA, UAG e UGA). O ribossomo recebe uma proteína conhecida como fator de terminação, que se liga no sítio A, desestabiliza o ribossomo e interrompe irreversivelmente a síntese, ocorrendo a liberação da proteína e do último tRNA e a dissociação das subunidades ribossomais.