Genética na Agropecuária
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Genética na Agropecuária


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construir uma
frase, isto é, uma cadeia polipeptídica.
Inicialmente, procurou-se conhecer o dicionário de palavras, pormeio dos trabalhos
de decifração do código genético, que passarampor duas etapas distintas.Aprimeira fase
consistiu apenas de idéias e especulações lançadas por pesquisadores, baseadas no
conhecimento da estrutura do DNA e das proteínas. Uma dessas idéias era a de que, no
mínimo, seria necessária a combinação de três nucleotídeos do mRNApara codificar cada
aminoácido.Arazão disso era porque comapenas umnucleotídeo poderiamser codificados
somentequatro aminoácidosdiferentes, ou seja, 41. Seosquatro nucleotídeos se combinassem
dois a dois, o número máximo de aminoácidos diferentes seria 42 = 16. Por outro lado,
combinações de três nucleotídeos dariam43 =64 combinações diferentes possíveis, o que
seria maisque suficiente para codificar os vinte aminoácidos.
Decifrando o código genético
Adecifração definitiva do código genético teve seu início na décadade sessenta, após
a descoberta da síntese de cadeiaspolipeptídicas in vitro pormeio do uso demRNAsintético
de composição de bases conhecida. Nesses experimentos, a síntese domRNA foi efetuada
pela enzima polinucleotídeo fosforilase, a qual não utiliza nenhuma cadeia de DNAcomo
molde, demodo que a sequência de nucleotídeos depende exclusivamente da composição
debases nomeio. Por exemplo, se o único nucleotídeo presente for o UDP\u2013uridina difosfato
- omRNAserá umhomopolímero contendo apenas uracila.
O primeiro códon - sequência de três nucleotídeos que codifica um determinado
aminoácido - a ser identificado foi o correspondente ao aminoácido fenilalanina. Foi
verificado que, quando ummRNA sintético contendo apenas uracila (poli-U) era usado
para dirigir a síntese protéica in vitro, a proteína formada continha apenas fenilalanina.
Portanto, o códon 5' UUU 3' codifica o aminoácido fenilalanina. Em seguida, descobriu-
se que o poli-A, formado a partir do ADP \u2013 adenosina difosfato - produzia a poli-lisina
e o poli-C, formado a partir deCDP \u2013 citidina difosfato - produzia a poli-prolina. Portanto,
5' AAA 3' é o códon para o aminoácido lisina, enquanto 5' CCC 3' é o códon para
prolina.
Alguns códons contendomais de umtipo de nucleotídeo foramidentificados usando-
se mRNAs sintéticos com dois tipos de bases. Por exemplo, se estiverem presentes na
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5' AAC 3' = 5' ACA 3' = 5' CAA 3' = 0,7 x 0,7 x 0,3 = 0,147
5' ACC 3' = 5' CAC 3' = 5' CCA 3' = 0,7 x 0,3 x 0,3 = 0,063
5' CCC 3' = 0,3 x 0,3 x 0,3 = 0,027
A identificação dos códons e dos respectivos aminoácidos pode ser feita relacionando-
se as frequências esperadas de cada códon comas dos aminoácidos encontrados na cadeia
polipeptídica. Por exemplo, considerando-se o mRNAanterior, a determinação de que o
aminoácido asparagina se encontra na frequência de aproximadamente 14,7% indica que
ele é codificado por um códon contendo 2A e 1C. Entretanto, esse método não é preciso
o bastante para distinguir a sequência correta dos nucleotídeos dos códons coma mesma
composição de bases, como por exemplo, não foi possível identificar se o códon da
asparagina é o 5\u2019AAC 3\u2019, ou o 5\u2019ACA3\u2019, ou o 5\u2019CAA3\u2019.
O método mais eficiente para a determinação dos 64 códons foi desenvolvido em
1964 por Niremberg e Leder (Figura 3.13). Eles descobriram que moléculas de tRNA
carregadas comseu aminoácido específico se ligamao complexo ribossomo -mRNA. Por
exemplo, quando poli-U é misturado com ribossomos, somente tRNA da fenilalanina se
prende àquele complexo. Alémdomais, umaspecto importante dessa técnica é que a ligação
específica do tRNAnão requer longasmoléculasdemRNA.De fato, apenasumtrinucleotídeo
é suficiente para promover a ligação. Assim, o tri nucleotídeo 5' UUU 3' resulta na ligação
tRNA- fenilalanina, e o trinucleotídeo 5'AAC3' promovea ligação tRNA- asparagina. Por
meio dessas técnicas, os pesquisadores decifraram os 61 códons que codificam todos os
vinte aminoácidos (Tabela 3.2).
Para se conhecer o significado de umcódon, como o 5\u2019AUG3\u2019, por exemplo, basta
localizarmos naTabela 3.2 a primeira letra do códon que está naposição 5\u2019\u2013A\u2013, seguida da
segunda letra no meio do códon \u2013 U \u2013 e, finalmente a terceira letra do códon que está na
posição 3\u2019\u2013 G \u2013. Veja que essa sequência codifica o aminoácido metionina.
reação dois nucleotídeos diferentes, digamosADP e CDP, na proporção de 70% e 30%,
respectivamente, o mRNA conterá 70% de A e 30% de C. Note, entretanto, que a
sequência das bases é desconhecida, embora possa se prever a composição do mRNA
como um todo. Por exemplo, no presente caso a probabilidade de ocorrer a sequência
5' AAA 3' é de 0,7 x 0,7 x 0,7, ou seja, 0, 343. Isso é, 34,3% dos códons são
presumivelmente 5'AAA3'. As probabilidades dos demais códons são:
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FIGURA 3.13. Esquema do procedimento desenvolvido por Niremberg e Leder por meio do qual
RNAs de apenas três nucleotídeos foram traduzidos. Quando o RNA se ligava no ribossomo e era
reconhecido pelo tRNA-aa, formava-se um complexo que era retido por um filtro. Na figura, o
RNAutilizado era 5\u2019 UGG 3\u2019 que foi reconhecido pelo tRNA-Trp, cujo anticódon é 5 ACC 3\u2019
Propriedades do código genético
No processo de síntese de proteínas, a partir da informação genética contida no DNA,
é utilizado o dicionário do código, bem como um conjunto de propriedades do material
genético à semelhançadas regras gramaticais deumidioma. Fazendo essa analogia, as regras
gramaticais, ou as principais propriedades do código genético são as seguintes:
\u2022Aunidade do código genético é constituída de três letras
Como vimos anteriormente, o número mínimo de nucleotídeos necessários emcada
palavra do código - códon -, para codificar todos os vinte aminoácidos que participamda
síntese das proteínas, deveria ser de três letras. Aconfirmação sobre essa proposição ocorreu
a partir de 1961, com trabalhos realizados como fagoT4 por Crick e colaboradores. Além
disso, outras evidências permitirama constatação de códons de três nucleotídeos, como por
exemplo, omRNAcomsequência 5'UGUGUGUGU3', sintetizado porKhorana, produziu
uma cadeia polipeptídica com dois tipos de aminoácidos, isto é, cisteína-valina-cisteína,
indicando que o códon de três letras 5'UGU 3' codifica cisteína e 5'GUG3' codifica valina.
Nota-se, ainda, nesse último exemplo que a razão número de nucleotídeos do RNAdivido
pelo número de aminoácidos do polipeptídeo é 3.
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TABELA 3.2. O dicionário do código genético.
Primeira Segunda letra Terceira
letra (posição 5\u2019) U C A G letra (posição 3\u2019)
U
Fenilalanina
(Phe)
Serina
(Ser)
Tirosina
(Tyr)
Cisteína
(Cys)
U
Fenilalanina
(Phe)
Serina
(Ser)
Tirosina
(Tyr)
Cisteína
(Cys)
C
Leucina
(Leu)
Serina
(Ser)
Final de
Tradução
Final de
Tradução A
Leucina
(Leu)
Serina
(Ser)
Final de
Tradução
Triptofano
(Trp)
G
C
Leucina
(Leu)
Prolina
(Pro)
Histidina
(His)
Arginina
(Arg)
U
Leucina
(Leu)
Prolina
(Pro)
Histidina
(His)
Arginina
(Arg)
C
Leucina
(Leu)
Prolina
(Pro)
Glutamina
(Gln)
Arginina
(Arg)
A
Leucina
(Leu)
Prolina
(Pro)
Glutamina
(Gln)
Arginina
(Arg)
G
A
Isoleucina
(Ile)
Treonina
(Thr)
Asparagina
(Asn)
Serina
(Ser)
U
Isoleucina
(Ile)
Treonina
(Thr)
Asparagina
(Asn)
Serina
(Ser)
C
Isoleucina
(Ile)
Treonina
(Thr)
Lisina
(Lys)
Arginina
(Arg)
A
Metionina
(Met)
Treonina
(Thr)
Lisina
(Lys)
Arginina
(Arg)
G
G
Valina
(Val)
Alanina
(Ala)
Ác.
aspártico
(Asp)
Glicina
(Gly) U
Valina
(Val)
Alanina
(Ala)
Ác.
aspártico
(Asp)
Glicina
(Gly) C
Valina
(Val)
Alanina
(Ala)
Ác.
glutâmico
(Glu)
Glicina
(Gly) A
Valina
(Val)
Alanina
(Ala)
Ác.
glutâmico
(Glu)
Glicina
(Gly) G
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