Tradução e código genético

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❖ A tradução 
A tradução é um o evento que ocorre dentro das 
células, mais especificamente, no citoplasma de 
células eucariotas e procariotas. A tradução ocorre a 
partir do mRNA, e é feita principalmente pela 
maquinaria do ribossomo. 
O nome tradução se dá porque basicamente se 
passa a informação de uma de cadeia polinucleotídica 
para uma cadeia polipeptídica feita de aminoácidos. 
Antes era uma informação escrita composta de 
nucleotídeos com quatro opções, passa a ser uma 
cadeia polimérica constituída de subunidades de 
aminoácidos com vinte opções. 
 A mudança de onde a informação estava 
armazenada na forma de ácido nucleico e passa para 
a forma de proteínas chama-se tradução. 
 
➢ Maquinaria básica da tradução 
• mRNAs; 
• tRNAs; 
• Aminoacil-tRNA sintetases; 
• Ribossomos; 
• Proteínas. 
 
❖ RNA mensageiro ou mRNA 
RNA mensageiro é o nome do RNA que é 
transcrito a partir de um gene, do DNA, e esse RNA 
irá ser usado na tradução para codificar uma proteína. 
Resumidamente, essa molécula de RNA utilizada 
durante a tradução para servir como molde para a 
síntese proteica se chama RNA mensageiro. 
O mRNA possui uma porção chamada de ORF – 
Open Reading Frame, também chamada de fase 
aberta de leitura ou região do RNA que codifica para 
proteína. A ORF é lida no momento da tradução a 
cada três nucleotídeos que não são sobrepostos. Para 
cada RNA no sentido 5’-3’ tem se a opção da ORF 
1 que começa no primeiro nucleotídeo, da ORF 2 que 
começa no segundo nucleotídeo e da ORF 3 que 
começa no terceiro nucleotídeo. Dependendo de onde 
se começa a janela de três nucleotídeos irá ocorrer 
uma variação, e os possíveis aminoácidos irão variar 
também. 
 
 
 
Geralmente o códon AUG é o de iniciação, mas 
existem variações. O códon AUG é o único de iniciação 
em eucariotos (5´-AUG-3´), mas em procariotos 
existem outros três códons de iniciação: 5´-AUG-3´, 
5´-GUG-3´, 5´-UUG-3´. 
Já os códons de terminação possuem variações 
tanto em eucariotos quanto procariotos, podendo ser 
5´-UAG-3´, 5´-UGA-3´ ou 5´-UAA-3´. 
Geralmente um único mRNA de procariotos pode 
codificar mais de uma proteína, isso se dá porque os 
genes em procariotos estão organizados na forma de 
operon, no qual apenas um promotor regula a 
transcrição de dois ou mais genes, e esses dois ou 
mais genes são transcritos em uma única molécula 
de RNA. Os genes em eucariotos são organizados 
individualmente, cada gene está sob controle de um 
único promotor e esse gene é transcrito em um único 
RNA. 
 
 
Uma característica importante do mRNA em 
procariotos é a sequência de ligação ao ribossomo. E 
essa sequência de Shine-Dalgarno. Essa sequência de 
Shine-Dalgarno possui uma sequência que é 
reconhecida pelo RNA ribossomal da subunidade 
menor, e essa sequência que é reconhecida possui 
uma distância ideal (de 3 a 9 nucleotídeos) do códon 
de início. 
Sendo assim, no caso dos RNAs de bactérias, que 
são policistrônicos, se tem uma sequência de ligação 
para cada um dos genes porque geralmente após a 
terminação o ribossomo se desliga do mRNA. 
Em eucariotos, o ribossomo se liga ao cap 5’, a 
subunidade menor do ribossomo se liga e vai 
rastreando até achar um códon de início. Não basta 
apenas ser um AUG, precisa-se estar dentro do 
contexto da imagem acima: depois do AUG ter um G, 
depois mais dois nucleotídeos e quatro nucleotídeos 
antes do AUG tem que se ter uma purina (guanina 
ou adenina), toda essa sequência pode ser chamada 
de sequência de Kozak. 
Obs.: algumas vezes o códon de término e o códon 
de início em um RNA policistrônico de bactérias são 
sobrepostos, chamando-se de tradução acoplada (Ex.: 
5’-AUGA-3’). 
 
❖ Os tRNA 
Os tRNAs são RNAs pequenos, geralmente de 75 
a 95 ribonucleotídeos na extremidade 3´ eles 
terminam com a sequência CCA e na porção 3´ ligado 
a aminoácido. 
Os tRNAs possuem bases diferentes das 
convencionais do RNA, além da uridina possui a 
pseudouridina e a diidrouridina. Além de outras bases 
como a hipoxantina, timina e metilguanina. A função 
dessas bases diferentes é que elas otimizam a função 
do tRNA. 
 
 
O tRNA é constituído de uma única cadeia 
polinucleotídica, mas possui uma estrutura secundária 
devido a formação de dupla fita através de 
pareamento de bases. Tem-se uma porção chamada 
de braço aceptor, onde tem-se o início e o final do 
tRNA e logo a ligação do aminoácido na extremidade 
3´. Tem a alça D onde tem-se uma maior frequência 
das diidrouridinas. Tem a alça da pseudouridina, com 
presença de timina pseudouridina, citosina e guanina. 
Tem-se a alça variável, que pode variar de três a 
vinte e uma bases. E tem-se a alça do anticódon, 
que apresenta um anticódon complementar aos 
códons do mRNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
5´-TψUCG-3´ 
 
 
 
 
 
 
 
 UNNNA/G 
 
➢ Ligação dos aa ao tRNA 
Uma enzima importante durante a tradução é a 
Aminoacil-tRNA sintetase, que reconhece o tRNA e 
ligam o aminoácido correspondente ao seu anticódon. 
Cada aminoácido é ligado por uma sintetase 
diferente (ao todo são vinte). Os nucleotídeos 
presentes na molécula tRNA permitem que um tipo 
de aminoacil sintetase específico se ligue à 
extremidade 3’ do tRNA e adicione apenas um 
determinado aminoácido. A ligação aminoácido – 
tRNA é de alta energia e é usada posteriormente na 
síntese de proteínas, para realizar a ligação covalente 
entre os aminoácidos. 
 
 
 
A Aminoacil-tRNA sintetase reconhece o tRNA 
através do anticódon. Então, existe Aminoacil-tRNA 
sintetase para cada tipo de aminoácido, elas 
reconhecem alguns tRNAs diferentes e alguns 
aminoácidos diferentes. 
Existem Aminoacil-tRNA sintetase em bactérias, 
que por exemplo o tRNA da glutamina pode hora se 
ligar ao glutamato hora à glutamina, e quando isso 
acontece ocorre a conversão do glutamato em 
glutamina. A Aminoacil-tRNA sintetase ligar, às 
vezes, dois aminoácidos diferentes ao mesmo tRNA. 
A taxa de erro dessa enzima é 1 a cada 1000 
tRNAs carregados. Caso essa enzima carregue com 
um aminoácido diferente, o ribossomo não vai ser 
capaz de distinguir tRNAs carregados corretamente 
ou incorretamente. 
 
❖ Ribossomo 
O ribossomo é composto por três moléculas de 
RNA e por até cinquenta proteínas diferentes. O 
processo de tradução é bem mais lento que a 
replicação. Sua velocidade na replicação – 200 a 1000 
nucleotídeos/seg e na tradução – 2 a 20 aa/seg. 
A velocidade da tradução entre procariotos e 
eucariotos é diferente. Em procariotos a transcrição 
e tradução são eventos acoplados, ambos ocorrem no 
citoplasma e simultaneamente. Sendo assim, a 
tradução de bactérias é mais rápida por ela tentar 
acompanhar a velocidade de transcrição. 
Já em eucariotos, a transcrição ocorre no núcleo 
e a tradução no citoplasma. São eventos separados 
tanto espacialmente quanto temporalmente. 
Geralmente se refere ao ribossomo através da 
terminologia do S. Subunidade maior: centro da 
peptidil-transferase; subunidade menor: centro de 
decodificação. 
 
 
 
 
❖ Início da tradução 
Existe o sítio de ligação com o ribossomo nos 
mRNAs de procariotos, que é a sequência de Shine-
Delgarno, que é uma sequência que é reconhecida pelo 
RNA ribossomal 16S da subunidade menor. 
O tRNA é carregado com um tipo de metionina 
especial que é a N-formilmetionina. Todo peptídeo 
em bactérias começa com uma N-formilmetionina? 
Sim e não. Em algumas situações existe a ação de 
uma desformilase que tira esse N-formilmetionina da 
metionina, e existem casos de peptidases que cortam 
os dois a três primeiros aminoácidos. 
O início é sempre no AUG e sempre com uma N-
formilmetionina. Porém, as proteínas maduras nem 
sempre conservam essa N-formilmetionina. 
 
 
 
Tanto em procariotos quanto eucariotos existem 
proteínas envolvidas em todas as etapas. As proteínas 
presentes são: os fatores IF1, IF2 e IF3. A IF1 e IF2 
se ligam ao sítio A, a IF3 se liga ao sítio E e o tRNA 
iniciador ligado à N-formilmetioninase liga ao sítio 
P. Tudo isso ocorre na subunidade menor do 
ribossomo. 
A ordem de ligação das proteínas em procariontes 
é: a subunidade maior ligada à menor, podendo estar 
em equilíbrio, hora os ribossomos podem estar 
separados hora ligados a subunidade maior e menor. 
Porém, a proteína IF3 possui uma função importante 
de se ligar ao sítio E da subunidade menor e evitar 
a ligação da subunidade maior. Em seguida, a 
proteína IF1 e IF2 ligada a uma molécula de GTP se 
liga ao sítio A, o tRNA iniciador ligado a 
formilmetionina se liga ao sítio P, e então a molécula 
de mRNA se liga a subunidade menor até que ocorra 
o reconhecimento do códon de início posicionado 
corretamente, em seguida a proteína IF3 se desliga 
e o subunidade maior do ribossomo se liga. Uma vez 
que a subunidade maior do ribossomo se liga ela 
favorece a quebra da molécula de GTP ligada à IF2, 
e a IF2 se desliga liberando GDP, fosfato e a IF1. 
 
 
Em eucariotos algumas proteínas executam 
funções similares. Também existe a proteína eIF3 que 
se liga ao sítio E e faz com que a subunidade menor 
se desligue da maior. A proteína eIF1A se liga ao sítio 
A e com isso tem-se a ligação do tRNA iniciador 
ligado a metionina, ligado a proteína eIF2-GTP. E 
uma vez que esse tRNA se ligue a subunidade menor 
a proteína eIF5b-GTP também se liga interagindo 
com a eIF1A. A proteína eIF4F se liga a porção cap 
do RNA e interage com a proteína eIF3 levando a 
ligação desse mRNA a subunidade menor. 
 
 
 
Depois que esse complexo é montado começa o 
rastreamento até o códon de início, uma vez que esse 
códon de início é encontrado através do pareamento 
anticódon do tRNA iniciador com o códon de início, 
é liberado um sinal para a eIF2 hidrolisar o GTP se 
desligando o complexo e liberando fosfato levando 
também ao desligamento da proteína eIF3 e eIF4B. 
Uma vez que essas proteínas saem a subunidade 
maior se liga, favorecendo a hidrolise do GTP pela 
proteína eIF5b, fosforilando GTP e GDP liberando 
fosfato e se desligando do complexo, e a eIF1A 
também se desligando do complexo. 
 
A perda da capacidade ocorre por causa Limite de 
Hayflick, no qual se diz que as células se replicam 
por uma determinada quantidade e depois de passar 
o limite entrariam em estado de senescência. 
Existem algumas exceções. Umas são as uORFs, 
as ORFs que podem muitas vezes existirem anterior 
a montante da ORF principal, geralmente codificam 
peptídeo pequeno, e isso existe em mRNA de 
eucariotos. Também existe o IRESs – Sítio interno 
de entrada do ribossomo, que tem um rastreamento 
a procura do códon de início do RNA, e a proteína 
eIF4F que deve se ligar ao cap se liga a esse IRES e 
dá início a tradução na ORF posterior a essa 
sequência, é raro em mRNA de eucariotos, mas 
frequente em RNA viral. 
 
 
❖ Tradução em eucariotos 
O cap e a cauda poli-A podem ajudar o mRNA a 
possuir uma estrutura circular através da interação 
da proteína eIF4G, que fica ligada ao cap, e as 
proteínas de ligação da cauda poli-A. Através da 
interação dessas proteínas o mRNA fica em uma 
forma cíclica aumentando a velocidade com que o 
mRNA é traduzido, pois, assim que o ribossomo se 
desliga ele já está fisicamente próximo ao início da 
tradução. 
 
 
❖ Alongamento da tradução 
O alongamento da tradução nada mais é que a 
entrada do tRNA no sítio A, a formação da ligação 
peptídica, a translocação do tRNA carregado com 
peptídeo do sítio A para o sítio P e do tRNA carregado 
do sítio P para o sítio E. 
 
 
O alongamento da tradução nada mais é que a 
entrada do tRNA no sítio A, a formação da ligação 
peptídica, a translocação do tRNA carregado com 
peptídeo do sítio A para o sítio P e do tRNA carregado 
do sítio P para o sítio E. 
O tRNA carregando peptídeo fica no sítio P, o 
tRNA que irá participar da próxima etapa de síntese 
desse proteico entra pelo sítio A (entra ligado junto 
de uma proteína chamada EF-Tu-GTP), e uma vez 
que entra no sítio A a subunidade maior possui o 
centro de ligação ao fator que estimula a quebra do 
GDP em GDP e fosfato orgânico pela proteína EF-
Tu, e uma vez que isso ocorre a proteína EF-Tu ligada 
ao GDP se desliga liberando o tRNA carregado para 
a ligação peptídica. 
 
➢ Ribossomo X Fidelidade 
Nessa etapa, no centro de decodificação do códon 
na subunidade menor ocorre o pareamento códon-
anticódon, caso o pareamento não seja correto o 
rRNA 16S não irá interagir com o códon e anticódon. 
E se essa interação não ocorrer, ocorrerá uma 
mudança estrutural do tRNA. 
Se o reconhecimento códon-anticódon funcionar 
corretamente o rRNA da subunidade menor, rRNA 
16S, estabilizará a ligação posicionando corretamente 
o EF-Tu-GTP no centro de ligação ao fator. A entrada 
do tRNA carregado no ribossomo é um evento 
aleatório, como a entrada dos nucleotídeos livres na 
maquinaria de replicação e transcrição. 
Tudo isso acontece porque existe uma acomodação 
natural para que o aminoácido do tRNA carregado 
fique posicionado corretamente no centro da peptidil 
transferase, e esse processo de acomodação irá ser 
responsável por posicionar o aminoácido no local ideal 
para a ligação peptídica. Se não ocorre o pareamento 
correto, além disso não ocorrer durante esse processo 
de acomodação o tRNA se desliga. 
 
 
 
 
➢ Translocação 
Após a ligação peptídica citada anteriormente, 
ocorre a etapa de translocamento. O translocamento 
é quando o tRNA descarregado vai do sítio P para o 
sítio E. O tRNA após a ligação peptídica fica 
carregando peptídeo e é transferido do sítio A para o 
P, isso só é possível graças a proteína EF-G ligada 
ao GTP (essa proteína que é responsável por essa 
translocação, consegue fazer isso com a energia da 
quebra da molécula de GTP). 
A proteína EF-G entra e fica posicionada no 
centro de ligação ao fator que estimula a quebra de 
GTP e GDP, induz uma mudança conformacional na 
EF-G e essa mudança leva a translocação, ela se 
desliga e o tRNA descarregado sai pelo sítio E. 
 
Para a ligação peptídica gasta-se 2 moleculas de 
GTP com a proteína EF-G e EF-Tu, e 1 molecula de 
ATP para o carregamento do tRNA ao aminoácido 
pela enzima aminoacil tRNA sintetase. 
O alongamento não é muito diferente entre 
procariotos e eucariotos. Basicamente muda-se os 
nomes, a EF-Tu em eucariotos se chama eEF1, e a 
EF-G se chama eEF2 em eucariotos. 
 
❖ Término da tradução 
O término da tradução precisa de um códon de 
terminação, que diferente dos outros códons ele é 
reconhecido por uma proteína que são os fatores de 
liberação. Existem duas classes: 
• Classe 1: reconhece os códons de terminação 
e fazem hidrólise da cadeia peptídica e o tRNA 
do sítio P. 
Em procariotos existem as proteínas RF1 
(reconhece os códons UAG e UAA) e a RF2 
(reconhece os códons UGA e UAA). 
Em eucariotos existe a proteína eRF1 que 
reconhece os três códons de terminação. 
• Classe 11: estimulam a liberação dos fatores 
da classe 1. 
Em procariotos se chama RF3 e em eucariotos 
eRF3. 
Essas proteínas se ligam ao sítio A da subunidade 
menor, ela possui uma região que reconhece o códon 
de terminação a porção SPF, e possui a porção GGQ 
que é responsável por quebrar a ligação do peptídeo 
ao peptídeo tRNA. Uma vez que isso ocorre a proteína 
RF3-GDP se liga e troca o GDP por GTP e a proteína 
RF1 se desliga. Depois de trocar o GDP por GTP ela 
fica posicionada no sítio de ligação do fator, hidrolisa 
o GTP se desligando ligando ao GDP. 
A proteína RRF se liga ao sítio A, a proteína EF-
G-GTP reconhece a proteína RRF ligada ao sítio A, 
faz a translocação com a quebra da molécula de GTP 
e GDP liberando ribossomo e mRNA.