TRADUÇÃO EM EUCARIONTES

Os genes contidos no DNA codificam moléculas de proteínas, que são essenciais para que a célula consiga executar todas as funções necessárias para a vida. Simplificando, a expressão de gene nada mais é do que a fabricação de uma proteína correspondente. Este processo de múltiplas etapas possui dois passos principais. No primeiro passo, a informação no DNA é transferida para uma molécula de RNAm por meio de um processo chamado de transcrição. O RNAm resultante é uma cópia de cadeia simples do gene que deve ser traduzido para uma molécula de proteína.

Durante a tradução, o RNAm é “lido” de acordo com o código genético, que se refere à sequência de DNA para a sequência de aminoácidos de proteínas. Cada grupo de três pares de bases de RNAm constitui um códon, e cada códon especifica um aminoácido particular. Assim, a sequência de RNAm é utilizada como modelo para montar uma cadeia de aminoácidos que formam uma proteína.

Início da Tradução

As moléculas de RNAm maduro migram do núcleo para o citoplasma, onde os ribossomos estão localizados. Os ribossomos são pequenas organelas compostas por duas subunidades: a subunidade grande (50S) e a subunidade pequena (30S). Cada subunidade existe separadamente no citoplasma, mas ambas se juntam em uma molécula de RNAm para iniciar o processo de tradução.

A tradução envolve três tipos de RNA, todos transcritos de moldes de DNA. Além dos RNAm, três a cinco moléculas de RNAr fazem parte da estrutura de cada ribossomo, e 40 a 60 moléculas de RNAt funcionam como adaptadores mediando a incorporação dos aminoácidos por possuírem uma extremidade (anticódon) que pode ler o códon no RNAm por meio complementar de emparelhamento de bases, e outra extremidade que se conecta a um aminoácido específico (Chapeville et al, 1962; Grunberger et al, 1969).

A tradução de RNAm começa com a ligação de três proteínas do fator de iniciação (conhecidas como IF1, IF2, e IF3) à pequena subunidade do ribossomo. Este é o complexo de pré-iniciação. Posteriormente, o RNAt se liga ao mesmo e, em seguida, se liga ao RNAm, perto do códon de iniciação AUG, formando o complexo de iniciação de transporte de metionina.

Embora a metionina (Met) seja o primeiro aminoácido incorporado em qualquer nova proteína, nem sempre é o primeiro aminoácido em proteínas maduras. Em muitas proteínas, a metionina é removida após tradução.

Os aminoácidos são ligados a moléculas apropriadas de RNAt por um conjunto de enzimas ativadoras chamadas aminoacil-RNAt sintetase, que conterão, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm.

Figura 1: Tradução em Eucariontes (Fonte: http://news.slnutrition.com/wp-content/uploads/2011/03/rna-mensageiro.gif).

Cada aminoácido é especificado por um ou mais códons, e cada códon contém três nucleotídeos, 61 especificam aminoácidos e 3 especificam o término de cadeias polipeptídicas (stop códon). Estes códons de parada não são reconhecidos por nenhum RNAt. Assim, as proteínas conhecidas como "fatores de liberação" se ligam e facilitam a libertação do RNAm do ribossomo, com subsequente dissociação do mesmo.   

                          Figura 2: Tabela dos aminoácidos (Fonte:http://www.nature.com/scitable/topicpage/translation-dna-to-mrna-to-protein-393).

Cada molécula de RNAm é simultaneamente traduzida por vários ribossomos, resultando na formação de polirribossomos.

TRANSCRIÇÃO EM EUCARIONTES

O código genético é frequentemente referido como um “projeto”, pois contém as instruções que uma célula necessita para se sustentar. Essas instruções armazenadas no DNA são “lidas” em duas etapas: transcrição e tradução. Na transcrição, o molde de cadeia dupla do DNA dá origem a uma molécula de RNA de cadeia simples. Em alguns casos, a própria molécula de RNA é um produto final destinado a alguma outra função importante no interior da célula. No entanto, muitas vezes a transcrição de uma molécula de RNA é seguida por um passo de tradução, que resulta na produção de uma molécula de proteína.

O DNA é constituído por duas fitas, mas apenas uma servirá como molde para a transcrição. A fita molde é chamada de cadeia não codificante, enquanto que a outra é referida como cadeia de codificação, pois a sua sequência será a mesma que a da nova molécula de RNA.

O Processo de Transcrição

O processo de transcrição inicia-se quando uma enzima chamada RNA polimerase atribui à cadeia de DNA molde e começa a catalisar a produção de RNA complementar. As polimerases são enzimas grandes compostas de cerca de uma dúzia de subunidades e são responsáveis também pela sinalização do gene a ser transcrito.

Há três tipos diferentes de RNA polimerases existentes na célula eucariótica.

     

Figura 1: Tipos de RNAs polimerases.

Início da Transcrição

O primeiro passo na iniciação da transcrição é a formação de um segmento desenrolado de DNA, dando um filamento de DNA que está livre para funcionar como molde para a síntese de um filamento complementar de RNA.

A formação desse segmento desenrolado de DNA envolve a interação de vários fatores de transcrição com sequências específicas no promotor para a unidade de transcrição.

Essas sequências específicas controlam a ativação de genes por ser ligar às proteínas ativadoras e alterando a estrutura 3-D do DNA para ajudar a atrair RNA polimerase II, assim, regular a transcrição.

Promotores reconhecidos pela RNA polimerase II:

• TATA box: é o primeiro elemento conservado mais próximo do sítio de transcrição. Sua  sequência é TATAAAA na posição – 30. O mesmo determina a localização do local de início da transcrição.
• CAAT box: é o segundo elemento conservado. Sua sequência é GGCCAATCT na posição  –80.

Cada Fator de transcrição que ajuda a RNA polimerase II para o início da  transcrição é chamado TFIIX (X é a letra que identifica o fator individual):

• TFIID – reconhece o TATA box e assegura que o local de início correto seja usado;
• TFIIA e TFIIB; TFIIF se liga à RNA polimerase II e depois ao complexo de iniciação – e  promove desenrolamento do DNA;
• TFIIE se junta ao complexo de iniciação ligando-se ao DNA e em seguida ao ponto de  iniciação da transcrição;
• TFIIH e TFIIJ se juntam ao complexo após TFIIE.

Alongamento da cadeia de RNA

No início do alongamento da cadeia ocorre a adição da 7-metil guanosina (7-MG), acionado quando cerca de 30 nucleotídeos já foram transcritos. Os 7-MG possuem a função de proteger as cadeias nascentes de RNA da degradação por exonucleases e facilitar o transporte e o splicing.

Durante o processo, o pareamento dos nucleotídeos de RNA na cadeia de DNA segue um padrão determinado. Os nucleotídeos encontrados no DNA diferenciam-se dos encontrados no RNA pelo fato de que, no RNA, o açúcar é a ribose e a base nitrogenada é a uracila (U) em vez da timina (T).

                      Figura 2: RNA polimerase II adiciona ribonuclotídeos à fita de RNAm que está em                                   formação, no sentido 5´- 3´ (Fonte: http://files.geneticavirtual.webnode.com.br/200000211-              a5641a65dc/transc%20(11).JPG).                                          

Término da Transcrição

A terminação da transcrição ocorre através de diferentes processos, dependendo da polimerase usada.

A transcrição de genes polimerases II pode continuar por centenas ou mesmo milhares de nucleotídeos para além do fim de uma sequência não codificante. A cadeia de RNA é então clivada por um complexo que parece associar-se com a polimerase. A clivagem parece ser acoplada à terminação da transcrição e ocorre a uma sequência de consenso. MRNAs de pol II estão poliadenilados na extremidade 3 ', resultando em um (A) da cauda poli, que possui a função de proteger o RNA de degradação por nucleases e dar estabilidade.

Splicing - Processo de remoção dos íntrons (regiões não codificadoras) e união dos éxons (regiões codificadoras), tornando o RNAm maduro (funcional). Tal processo é ativado pela RNA polimerase.

O splicing se inicia com o ataque do grupo OH ligado ao carbono 2 de uma base do íntron ao grupo fosfato da base na extremidade 5´do íntron. Tal ataque libera a extremidade 3´do éxon adjacente e forma uma estrutura em forma de laço.

O grupo OH livre do éxon adjacente, por sua vez, atacará o grupo fosfato da primeira base do éxon seguinte liberando assim o íntron.

O splicing é realizado por snRNPs, que são pequenas ribonucleoproteínas nucleares, os spliceossomos. Estes são capazes de unir éxons distantes, reconhecendo junções.  São estimulados pela RNA polimerase.

       Figura 3: Etapas do splicing (Fonte:                    http://www2.bioqmed.ufrj.br/prosdocimi/RNA/images/SPLICING.gif).