Resumo - Tradução do DNA

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Transcrição da Aula 15 – Tradução
Camilla Ribeiro de Oliveira
A tradução é mais uma etapa da expressão gênica e consiste na síntese proteica direcionada por um molde de RNA mensageiro. Após a etapa de transcrição e processamento ocorre, então, a tradução. Esta é considerada a última etapa da expressão gênica e é importante já que as proteínas participam de vários processos metabólicos nas células eucariontes e procariontes.
A tradução é o primeiro passo para a formação de uma proteína funcional, porque no processo de síntese proteica (tradução) é sintetizada uma cadeia polipeptídica que necessita passar por processamento ou modificações pós-traducionais para adquirir o seu enovelamento correto e se tornarem proteínas ativas.
Para que a síntese proteica ocorra é necessária a participação de 3 moléculas: RNA mensageiro, RNA transportador e RNA ribossômico.
A cadeia polipeptídica é sintetizada a partir de um molde de RNA mensageiro que é lido da direção 5’ 3’ e é sintetizada da extremidade amino-terminal para a carboxi-terminal. 
Cada trinca de bases do RNA mensageiro, também chamado de códon do RNA mensageiro, codifica um aminoácido da cadeia polipeptídica. Para que ocorra o crescimento dessa cadeia e formação de um polipeptídio é necessária a presença do RNA transportador.
O RNA transportador é formado por uma sequência aproximada de 70 nucleotídeos que se pareiam entre si tornando-o com uma forma de trevo. Esta forma característica do RNA transportador é importante para o seu encaixe no ribossomo e, consequentemente, o transporte do aminoácido até a cadeia polipeptídica.
Todo RNA transportador possui em sua extremidade 3’ uma sequência chamada de CCA. Esta última adenina presente na extremidade é importante para receber o aminoácido que será transportado pelo RNA transportador. Sendo assim, esta sequência CCA é chamada de Sequência Identificadora de Aminoácido. 
O aminoácido se liga de maneira covalente à ribose da última ultima adenosina. Todavia, para que o aminoácido se ligue à ribose é preciso que enzimas específicas realizem desta ligação. O grupo de enzimas participantes desta união é chamada de RNAt-aminoacil sintetase. Dentro desse complexo enzimático existem enzimas específicas para a ligação de cada aminoácido e estas enzimas reconhecerão aminoácidos diferentes para se ligarem ao RNA transportador.
O RNA transportador, após estar ligado a um aminoácido, precisa levar este aminoácido para o RNA mensageiro. Este transporte de um aminoácido específico ocorre devido ao pareamento de bases do anticódon do RNA transportador com o códon do RNA mensageiro. O anticódon possui a capacidade de se parear com o códon do RNA mensageiro. 
A alça do anticódon no RNA transportador possui uma sequência específica de bases que consegue se parear com o códon do RNA mensageiro. Assim, além da capacidade do RNA transportador de se ligar ao aminoácido, ele também precisa ser capaz de se ligar à um anticódon na cadeia polipeptídica. 
Quando o RNA mensageiro apresenta um códon de iniciação (AUG), o RNA transportador iniciador transportando uma metionina iniciará a síntese proteica. 
O aminoácido iniciador de toda cadeia polipeptídica é a metionina. 
É por isso que fármacos utilizados para melhorar a ressaca (hepatoprotetor), como o Epocler, possuem metionina na sua constituição. A metionina inicia a síntese proteica e, por conseguinte, aumenta a síntese proteica no fígado. 
A síntese proteica que ocorre em eucariontes e procariontes são muito parecidas, apresentando apenas pequenas diferenciações. A primeira diferença básica é em relação ao RNA mensageiro: o RNA mensageiro de células procariontes é chamado de RNA mensageiro policistrônico e o RNA mensageiro de células eucariontes é denominado monocistrônico. A diferença se deve já que o RNA mensageiro policistrônico é capaz de sintetizar mais de uma cadeia polipeptídica, enquanto que o monocistrônico consegue sintetizar apenas uma cadeia polipeptídica. Dessa forma, em um RNA mensageiro policistrônico existem vários códons de iniciação.
A síntese proteica tanto em eucariontes quanto em procariontes não se inicia exatamente na extremidade 5’ porque nas duas extremidades (5’ e 3’) existem regiões chamadas UTR ou região não traduzidas. 
Além disso, antecedendo o códon de iniciação de RNA mensageiro procarionte existe uma sequência chamada de Sequência de Shine-Delgarno e antecedendo o códon de iniciação de RNA mensageiro eucarionte existe uma sequência denominada Sequência Cap-7-metil-guanosina.
A função dessas sequências antecedentes do códon de iniciação é facilitar ou promover o alinhamento do RNA mensageiro com o ribossomo através de pareamento de bases. Então, são estas duas sequências que promovem o encontro do RNA mensageiro com o RNA ribossômico para iniciação da síntese proteica.
A síntese proteica pode ser resumida em 3 etapas. Dessa forma, a tradução é dividia em iniciação, alongamento e terminação. 
Para que a iniciação ocorra em células procariontes são necessários 3 fatores de iniciação. Estes fatores chamados são chamados de fatores de iniciação 1, 2 e 3 e irão reconhecer e se ligar a subunidade menor (30S) do ribossomo. A função do fator de iniciação 2 já ligado no ribossomo é reconhecer o RNA transportador iniciador que traz a metionina para iniciar a síntese proteica.
Relembrando: Subunidade pequena do ribossomo procarionte é 30S e a subunidade grande é 50S. Subunidade pequena do ribossomo eucarionte é 40S e subunidade grande 60S. Isto se deve a velocidade de sedimentação. 
Ligação do complexo: o fator de iniciação 2 (IF2) é acoplado ao GTP e reconhece o RNA transportador. Então, já ocorreu a ligação do RNA transportador com o ribossomo. Ademais, RNA mensageiro é ligado ao ribossomo procarionte através da sequência Shine-Delgarno. 
Quando o RNA mensageiro se liga ao complexo ocorre a liberação do fator de iniciação 3 (IF3). Ao ocorrer o deslocamento do IF3, tem-se a formação de um espaço nesse complexo e a subunidade grande (50S) do ribossomo se acopla. A entrada da subunidade grande (50S) promove a hidrólise do fator de iniciação 2 que estava acoplado ao GTP (GTP é hidrolisado) e liberação do fator de iniciação 1 e 2. Após a saída de todos os fatores de iniciação permanecerá no complexo apenas: o ribossomo (subunidade pequena e grande), o RNA transportador iniciador com a metionina e o RNA mensageiro para fazer a leitura dos códons.
Em eucariontes são necessários pelo menos 10 fatores de iniciação.
Os fatores de iniciação 1, 1A, 3 e 5 possuem afinidade e se ligarão a subunidade menor do ribossomo eucarionte. Enquanto isso, o fator de iniciação eucarionte 2 acoplado ao GTP irá se ligar ao RNA transportador iniciador. Os fatores de iniciação 4 dos eucariontes (que são vários tipos 4A, 4B e outros) irão se ligar ao RNA mensageiro. Estes fatores de iniciação 4 do RNA mensageiro irão se interagir com o fatores de iniciação 3 que está ligado à subunidade menor do ribossomo eucarionte. Com isso, ocorrerá uma junção da subunidade pequena do ribossomo eucarionte com o RNA mensageiro e com o RNA transportador que possui o fator de iniciação 2 acoplado ao GTP. Essa junção formará um complexo contendo a subunidade pequena do ribossomo, o RNA mensageiro contendo os fatores de iniciação 4 e o RNA transportador com o fator de iniciação 2. Este complexo formado irá percorrer a fita de RNA mensageiro até que o códon de iniciação seja localizado. Ao localizar o códon de iniciação, o fator de iniciação 5 hidrolisa o GTP do fator de iniciação 2 facilitando o deslocamento de todos os fatores de iniciação do complexo.
As subunidades grande e pequena do ribossomo permanecem separadas até que o processo de síntese proteica se inicia e eles se juntam.
Formado o complexo de iniciação, a próxima etapa da tradução é o alongamento. Esta etapa consiste no crescimento da cadeia polipeptídica. 
Existem diferenças entre o processo de alongamento do eucarionte e do procarionte. Uma diferença é que o aminoácido iniciador nos eucariontes é a metioninae o aminoácido iniciador nos procariontes é a formil-metionina, esta é uma metionina modificada. Outra diferença são os fatores de alongamento envolvidos. Todavia, o processo em si é o mesmo. Ademais, os fatores de liberação são diferentes em eucariontes e procariontes
O complexo de iniciação está formado: a subunidade pequena, a subunidade grande, o RNA mensageiro e o RNA transportador. Assim, é iniciado o alongamento. 
No ribossomo eucarionte e procarionte existem 3 sítios para ligação de RNA transportador. No ribossomo existe o sítio A (aminoacil), o sítio P (peptidil) e sítio E (sítio de saída).
Ao chegar no ribossomo, o RNA transportador iniciador se liga no sítio P. Esta primeira etapa aconteceu no processo de iniciação. A próxima etapa para o alongamento exige que outro RNA transportador carregando outro aminoácido, trazido por um fator de alongamento, se ligue ao sítio A do ribossomo. Quando o segundo RNA transportador se liga no sítio A, ocorre hidrólise do GTP que estava associado ao fator de alongamento e formação da ligação peptídica entre o primeiro aminoácido (metionina no caso de eucariontes) e o segundo aminoácido.
Um fator de alongamento importante para trazer esse RNA transportador para o sítio A em procariontes é o EFTU, já em eucariontes é o EF1α. 
A próxima etapa do alongamento é chamada de translocação, ou seja, a fita de RNA precisa ser translocada para que o primeiro RNA transportador que estava no sítio P passe para o sítio E (de saída) e o segundo RNA transportador que estava no sítio A para o sítio P. Dessa maneira, o sítio A fica livre e outro RNA transportador pode se ligar e o processo ocorre várias vezes.
Esse processo continua até o reconhecimento do códon de parada. Termina no códon de parada porque não existe RNA transportador com anticódon para o códon do RNA mensageiro.
Ao chegar o códon de parada, por não ter RNA transportador para ser reconhecido, os fatores de liberação serão inseridos no sítio A. Os códons de parada são: UAA, UAG e UGA.
Os fatores de liberação irão se unir com o códon de terminação no sítio A e estimular a hidrólise entre o RNA transportador e a cadeia polipeptídica no sítio P. Dessa forma, a cadeia polipeptídica será liberada.
A expressão gênica é regulada principalmente no processo de transcrição. Porém, existem situações em que a expressão gênica pode ser regulada na tradução. Portanto, existem formas para diminuir ou inibir a síntese proteica. Existem duas situações em que isso ocorre.
Uma delas é através da ligação de proteínas repressoras no RNA mensageiro bloqueando a tradução. Isto pode ocorrer com a inibição ou regulação da síntese de uma proteína chamada ferritina. A ferritina é uma proteína de armazenamento de ferro nas células e possui uma síntese regulada de acordo com a concentração de ferro no organismo. Assim, a tradução do RNa mensageiro da ferritina é dependente da concentração de ferro no nosso organismo: quanto maior a quantidade de ferro no organismo, maior a síntese de ferritina. Ausência ou redução de ferro no organismo acarreta na ligação de uma proteína, em uma região do RNA mensageiro, chamada IRE, ou seja, elemento de resposta ao ferro. Esta região está próxima do à região de Cap-7-metil-guanosina, então, a ligação da proteína repressora acarreta na inibição de produção de ferritina porque a presença da proteína nesta região irá atrapalhar o reconhecimento do RNA mensageiro pelo ribossomo. Por isso a região de reconhecimento do ferro não pode estar distante do Cap-7-metil-guanosina para que não altere o reconhecimento do RNA mensageiro pelo ribossomo.
Outra forma de inibir a tradução proteica é em células que possuem poucos fatores de crescimento e, consequentemente, é preciso inibir a produção de proteínas. Esta forma ocorre por meio da fosforilação do fator de iniciação 2. Ao fosforilar ocorre a interrupção da síntese proteica. Sendo assim, existe uma proteína quinase específica para fosforilar o fator de iniciação 2. O fator de iniciação 2 está acoplado ao GTP e a sua fosforilação acarreta na perda da sua capacidade de retirar os fatores de iniciação do complexo. Ao retirar outro complexo de iniciação, o IF2 tem o seu GTP transformado em GDP. Dessa forma, o GDP precisa ser transformado em GTP novamente para ser reutilizado. Entretanto, a fosforilação do fator de iniciação 2 não permite que o GDP volte a ser GTP e inibe o processo de tradução de uma maneira geral. Ocorre em último caso já que o IF2 perde totalmente a sua capacidade.