Síntese proteica; Tipos de RNA

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José Eduardo Palacio Soares – Bloco Células e Moléculas – GT1 
TIPOS DE RNA 
Existem quatro tipos principais de RNA, todos transcritos de moldes de DNA por RNA-polimerases e com a mesma 
estrutura química básica: 
 
Pré – RNA mensageiro (ou RNA transcrito primário) (ou RNA heterogêneo nuclear) 
 
Esse tipo de RNA é encontrado apenas em eucariotos e seu tamanho é variável, sendo sempre mais longo do que o 
RNA que é traduzido (mRNA) e praticamente correspondente à sequência do gene que é transcrito. 
 
É o primeiro passo da transcrição (por isso também é denominado de transcrito primário), forma-se a partir do DNA e 
grande parte dele nunca sai do núcleo. 
 
O hnRNA é formado por regiões codificadoras que são transcritas e traduzidas (ÉXONS) e regiões não codificadoras 
que são transcritas, mas que não são traduzidas (ÍNTRONS), por isso ele é muito mais longo do que a informação que 
codifica. 
 
Os ÍNTRONS são segmentos de hnRNA eliminados ainda no núcleo, como parte do processamento do RNA mensageiro. 
Essa eliminação é realizada por pequenas moléculas de RNA que funcionam como enzimas, denominadas ribozimas. 
Após a excisão dos ÍNTRONS, os segmentos remanescentes (os ÉXONS) reúnem-se para formar o RNA mensageiro. 
 
Entre 10 e 25% das moléculas de hnRNA são convertidos em RNA mensageiro, pois a maior parte do transcrito 
primário, constituída de ÍNTRONS, é degradada durante esse evento. 
 
RNA mensageiro 
O RNA mensageiro transfere a informação contida nos genes estruturais para as sequências de aminoácidos que 
formam os polipeptídeos. É responsável por aproximadamente 5% do RNA total de uma célula. 
 
O mRNA, após ser processado a partir do pré-mRNA, constitui-se apenas de éxons, é relativamente estável e possui 
número variável de nucleotídeos. 
 
RNA transportador 
Esse RNA é responsável por até 15% do RNA total de uma célula, sendo relativamente pequeno, com 70 a 90 
nucleotídeos. 
 
É estável, sendo uma molécula altamente especializada e importante para a síntese de proteínas; durante a tradução, 
sua configuração torna-o apto a reconhecer e ligar-se a aminoácidos por uma de suas extremidades, transportando-
os para o ribossomo, e a códons determinados no mRNA, pela outra extremidade. 
 
Cada aminoácido possui um ou mais tRNAs que lhe são específicos. 
 
Em uma das alças do tRNA existe uma sequência de três bases que são complementares a um conjunto de igual 
número de bases no mRNA. 
 
As bases do mRNA denominam-se códon, enquanto as do tRNA, anticódon. Este último é o responsável pelo 
reconhecimento do códon correto. O tRNA carregando um aminoácido é denominado aminoacil-tRNA. 
 
RNA ribossômico 
Esse tipo de RNA, que pode constituir cerca de 80% do RNA total da célula, é sintetizado nos nucléolos, associando-se 
a certas proteínas ribossômicas sintetizadas no citoplasma e transportadas para os nucléolos, para formar os 
ribossomos, nos quais se dá a tradução genética, ou seja, a síntese proteica. 
 
Essas organelas celulares são compostas de mais de 50 proteínas diferentes e de diversas moléculas de rRNA, existindo 
milhões delas em uma célula viva típica. 
 
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Os ribossomos são constituídos de duas subunidades de tamanhos diferentes, produzidas no nucléolo, que estão 
comumente separadas no citoplasma, juntando-se no local da síntese proteica. 
 
Obs.: Os tamanhos dessas subunidades são determinados pelo coeficiente de sedimentação, que é a medida da 
velocidade com que uma partícula sofre sedimentação, quando ultracentrifugada, expressa em unidades Svedberg (S). 
Quanto maior o valor de S, maior será a molécula. 
 
Os ribossomos dos eucariotos são um pouco maiores que os dos procariotos, a subunidade maior apresentando 60 S 
e a menor, 40 S; quando unidas, comportam- se como uma partícula de 80 S. 
 
Cerca da metade do conteúdo ribossômico é constituído pelo rRNA. 
 
O rRNA desempenha um papel ativo na função ribossômica, pois interage com o tRNA e o mRNA em cada etapa da 
tradução, facilitando o reconhecimento entre códons e anticódons e auxiliando na ligação desses RNAs aos 
ribossomos. 
 
DNA COMANDA A SÍNTESE DE PROTEÍNAS 
O DNA também é responsável pela síntese das proteínas necessárias ao funcionamento celular. Essas proteínas são 
formadas por sequências de aminoácidos, e suas características funcionais variam de acordo com o número e a posição 
desses aminoácidos em sua molécula. 
 
Existem proteínas: 
1) estruturais: que conferem a forma ao organismo, pois constroem as paredes celulares, membranas nucleares, 
conteúdo citoplasmático e organelas; 
 
2) enzimas: proteínas especializadas na catálise de reações biológicas, com extraordinária especificidade; estão 
envolvidas nas atividades metabólicas celulares, controlando toda a fisiologia do organismo; 
 
3) anticorpos: proteínas responsáveis pela defesa do organismo, eliminando estruturas proteicas estranhas e 
desempenhando um papel importante nas infecções e nos transplantes; e 
 
4) hormônios: proteínas formadas em órgãos específicos e transportadas pelo sangue para outras regiões do 
organismo, com a finalidade de regular o seu funcionamento normal. 
 
Os aminoácidos possuem a composição química de –COOH é um grupo ácido carboxílico e –NH2 é o grupo amino, 
básico. A diferença entre um aminoácido e outro está no radical (R) que se liga a esses grupos. 
Os aminoácidos unem-se pelas ligações peptídicas, formadas pela reação de um grupo amino de um aminoácido 
com o grupo carboxila do aminoácido seguinte. 
A maneira em que é escrito as sequencias de proteína é: grupo radical amina (extremidade 5´ do RNAm) para o 
grupo de acido carboxílico (terminação 3´do RNAm). 
 
Existem níveis estruturais das proteínas 
1. A sequência de aminoácidos que forma uma cadeia polipeptídica constitui a estrutura primária da proteína. 
2. A estrutura secundária é produzida por dobramentos da sequência primária, devido a ligações químicas entre 
aminoácidos muito próximos entre si, criando sítios ativos ou aspecto estrutural. Essa estrutura secundária 
confere organização espacial ao esqueleto polipeptídico, dando funcionalidade à molécula. 
3. A estrutura terciária é a organização completa em três dimensões de todos os átomos na cadeia polipeptídica, 
em decorrência da interação entre os aminoácidos e a água circulante, incluindo os grupos laterais, bem como 
o esqueleto polipeptídico. 
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4. Um grau mais alto de organização é encontrado nas proteínas multiméricas, formadas por agregados de mais 
de uma cadeia polipeptídica 
 
 
SÍNTESE PROTEICA 
A síntese proteica se dá em duas fases: transcrição e tradução. 
 
TRANSCRIÇÃO DIRETA: DNA→RNA – A transcrição é o processo pelo qual a informação genética é transmitida do DNA 
para o RNA. 
 
Para formar uma fita simples de RNA, a fita dupla de DNA abre-se no sentido longitudinal pela quebra das pontes de 
hidrogênio, deixando livres os terminais das bases. 
 
Os nucleotídeos do RNA pareiam-se com os do DNA, obedecendo à mesma especificidade no pareamento das bases: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Essa nova fita que se forma usando uma das fitas do DNA como molde é o RNA, idêntico em sequência (exceto por ter 
uracil no lugar de timina) a uma das fitas do DNA (denominada fita codificadora, fita-sentido ou fita com sentido) e é 
complementar à outra fita do DNA (denominada fita-molde ou fita antissentido) que fornece o molde para sua 
síntese. 
 
Em eucariotos existem pelo menos três tipos de RNA-polimerase: 
 
a) RNA-polimerase I: que transcreve os RNAs ribossômicos; 
 
b) RNA-polimerase II: que transcreve o RNA mensageiro e parte dos pequenos RNAs nucleares; e 
 
c) RNA-polimerase III, que transcreve o RNA transportadore alguns RNAs ribossômicos e outros pequenos RNAs 
nucleares. 
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A transcrição inicia-se quando a enzima RNA-polimerase II se liga ao promotor ou sítio promotor, que pode se situar 
a várias centenas de pares de bases do local de início da transcrição. 
 
Já foram identificadas diversas sequências específicas do promotor (denominadas boxes), sendo as seguintes as mais 
comuns: GC, TATA e CAAT. O promotor circunda o primeiro par de bases que é transcrito em RNA (códon iniciador), e 
a RNA-polimerase II move-se ao longo da fita-molde até atingir um códon finalizador. 
 
O produto imediato da transcrição é denominado transcrito primário, RNA primário, RNA heterogêneo nuclear ou 
pré-mRNA, consistindo em um RNA que se estende do códon iniciador ao códon finalizador, na direção 5'-3'. 
 
O pré-mRNA em eucariotos, sofre várias modificações em suas extremidades, dando origem ao mRNA. 
 
Durante a transcrição, distinguem-se as seguintes etapas: 
 
1. Reconhecimento do molde: começa com a ligação da RNA-polimerase II ao sítio promotor do gene. Nesse local, a 
dupla-hélice do DNA se desenrola e se separa para constituir o molde, criando-se a bolha de transcrição. 
 
2. Início: nessa etapa, são sintetizadas e liberadas as primeiras sequências, com dois a nove nucleotídeos, terminando 
quando a enzima se libera do promotor e a fita ultrapassa o comprimento mencionado; o promotor é caracterizado 
por uma sequência de DNA necessária para que a RNA-polimerase II se ligue ao molde e realize a reação de início. Essa 
fase também é conhecida como iniciação. 
 
3. Alongamento: à medida que se move ao longo do DNA, a RNA-polimerase II alonga a fita de RNA; essa enzima 
desenrola a dupla-hélice de DNA, expondo um novo segmento da fita-molde, com o qual pareiam os nucleotídeos da 
fita de RNA em crescimento e, atrás dessa região desenrolada, a fita-molde de DNA pareia com sua fita complementar, 
para restabelecer a dupla-hélice. Finalmente, o RNA emerge como uma fita simples livre. 
 
4. Finalização ou terminação: consiste no reconhecimento do ponto a partir do qual nenhuma base mais é adicionada 
à fita de RNA. Quando a última base lhe é adicionada, tanto a RNA-polimerase II quanto a fita de RNA são liberadas, 
esta última passando a se chamar RNA heterogêneo nuclear ou pré-mRNA. 
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Antes de sair do núcleo como mRNA, o pré-mRNA sofre várias modificações, conjuntamente denominadas 
processamento pós-transcricional. 
 
A primeira delas é o encadeamento (splicing) ou recomposição do mRNA, que consiste na remoção de todos os 
íntrons do pré-mRNA e junção dos éxons não contíguos, formando, ao fim dessa etapa, uma molécula de mRNA muito 
menor, funcional, com uma sequência codificadora ininterrupta composta só de éxons, que sai do núcleo pelos poros 
da membrana nuclear e se localiza junto aos ribossomos, no citoplasma. 
 
Outra forma de processamento pós-transcricional do RNA é a chamada edição do RNA, em que a sequência 
nucleotídica de um pré-mRNA é mudada antes da tradução, resultando um mRNA maduro com sequências diferentes 
das sequências codificadas nos éxons do DNA do qual esse RNA foi transcrito. 
 
Obs.:A edição pode dar-se por substituição ou por deleção/inserção de nucleotídeos, a primeira sendo mais 
encontrada entre os eucariotos. 
 
Obs.2: As outras modificações que ocorrem no mRNA antes de sair do núcleo são: 
 
 capping: adição de um nucleotídeo específico modificado (uma guanina metilada, denominado cap) à extremidade 5’ 
do mRNA no núcleo. Esse evento parece ter grande efeito na tradução do mRNA, pois confere vantagem ao seu 
transporte para o citoplasma e a sua ligação aos ribossomos, além de protegê-lo da degradação pelas exonucleases 
celulares endógenas. 
 
 Poliadenilação: adição de aproximadamente 200 nucleotídeos de adenina à sua extremidade 3’ após a transcrição, 
constituindo a chamada “sequência poli-A ou cauda poli-A”. 
 
Existe uma hipótese de que essa sequência também esteja associada a maior facilidade de transporte do mRNA para 
o citoplasma e sua estabilidade no momento em que chega ao citoplasma, dando-lhe mais resistência à digestão por 
exonucleases celulares endógenas, pois a perda da sequência poli-A pode desencadear a desestabilização desse 
mRNA. 
 
 
TRADUÇÃO: mRNA → cadeia polipeptídica. 
A tradução é o segundo evento na síntese proteica, consistindo na transmissão da informação genética do mRNA 
para um polipeptídeo. 
 
ETAPAS: 
1) INÍCIO: O mRNA leva a mensagem copiada do DNA até os ribossomos, organelas citoplasmáticas situadas nas 
paredes do retículo endoplasmático e local da síntese proteica. 
 
 Uma curta sequência de bases no início de cada mRNA, denominada sequência-líder, habilita-o a ligar-se às pequenas 
subunidades dos ribossomos por meio de pontes de hidrogênio. 
 
 O primeiro códon do mRNA a especificar um aminoácido é AUG, que atrai um tRNA iniciador, o qual transporta o 
aminoácido metionina (met). Esse aminoácido, portanto, é o início da cadeia polipeptídica, sendo geralmente 
removido antes do término de sua síntese. 
 
A pequena subunidade do ribossomo, o mRNA a ela ligado e o tRNA iniciador com seu aminoácido, auxiliados por 
fatores proteicos de iniciação que reforçam a ligação desses elementos, formam o complexo de iniciação. 
 
Para que se incorporem à cadeia polipeptídica em formação, os aminoácidos devem ser primeiramente ativados, 
reagindo com moléculas de ATP. Cada aminoácido assim ativado liga-se, então, a uma extremidade do tRNA específico, 
que é identificado pelo seu anticódon. Este último faz um pareamento complementar de bases com um códon 
adequado do mRNA. Assim, o mRNA especifica a sequência de aminoácidos, atuando por intermédio do tRNA. 
 
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2) ALONGAMENTO: Resumidamente, essa etapa poderia ser descrita em três passos: reconhecimento do códon, 
ligação peptídica ao aminoácido adjacente e movimentação do ribossomo na direção 3' do mRNA. 
 
Os tRNAs transportam os aminoácidos ativados até o complexo de iniciação (ao qual se liga a grande subunidade do 
ribossomo). O tRNA que transporta o segundo aminoácido forma pontes de hidrogênio entre seu anticódon e o 
segundo códon do mRNA. 
 
A seguir, os dois primeiros aminoácidos estabelecem ligações peptídicas entre eles, com o auxílio de uma ribozima. 
 
A parte do ribossomo que mantém juntos o mRNA e o tRNA tem dois sítios: 
 
1) o sítio P (de peptidil):mantém a cadeia polipeptídica crescente; e 
 
2) o sítio A (de aminoacil): mantém o próximo aminoácido a ser adicionado à cadeia. 
 
Os ribossomos, por intermédio do rRNA, mantêm o controle da síntese, de tal forma que os aminoácidos sejam 
reunidos na mesma ordem dos códons do RNA, transcritos do DNA. Assim, a pequena subunidade ribossômica está 
associada ao mRNA, e a grande subunidade, à cadeia polipeptídica recém-iniciada. 
 
 Nesse momento, o primeiro tRNA é liberado para buscar outra metionina, que poderá ser utilizada ou não na cadeia 
polipeptídica. Durante a formação da cadeia polipeptídica, os ribossomos, com o auxílio de fatores de alongamento, 
movem-se ao longo do mRNA, traduzindocada um dos códons. 
 
À medida que vão sendo liberados pelos ribossomos, os tRNAs podem ser reutilizados no transporte de outros 
aminoácidos que lhes são específicos. E assim se processam os demais passos do alongamento da tradução. 
 
A tradução continua até que a mensagem seja lida por inteiro, e o término da síntese se dá quando é encontrado um 
dos códons finalizadores (UAG, UAA ou UGA) no mRNA. 
 
 
3) FINALIZAÇÃO OU TERMINAÇÃO: Assim que um códon de finalização é alcançado, há fatores de liberação 
dependentes de GTP que auxiliam a cadeia polipeptídica recém-formada a se desligar do ribossomo, que se dissocia 
em suas subunidades. 
 
A cadeia polipeptídica é utilizada na célula ou secretada. 
 
 Se um códon de finalização surgir no meio de uma molécula de mRNA em virtude de uma mutação, ocorrerá o mesmo 
processo, e a cadeia polipeptídica será terminada prematuramente. 
 
Durante a tradução, depois que um ribossomo percorreu certo trecho ao longo do mRNA, um segundo ribossomo 
pode se ligar ao primeiro, o que é possível ocorrer em um espaço de cerca de 70 a 90 nucleotídeos entre os ribossomos. 
 
Assim, uma molécula de mRNA de 450 nucleotídeos, como, por exemplo, um polipeptídeo da hemoglobina, pode ter 
cinco ou seis ribossomos unidos simultaneamente durante a tradução, cada um sintetizando um polipeptídeo 
separado. Esses grupos de ribossomos são denominados de polirribossomos ou polissomos. 
 
Nos eucariotos, a tradução é mais complexa do que em procariotos: ocorre em ribossomos maiores, com rRNA e 
proteínas mais complexas, e no citoplasma, separadamente da transcrição, que ocorre no núcleo. 
 
Por ter cap na extremidade 5', o mRNA é traduzido de maneira eficiente. 
 
Além disso, a maioria dos mRNAs eucarióticos contém uma sequência curta de reconhecimento em torno do códon 
de início AUG. 
 
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A sequência é 5' ACCAUGG, denominada sequência de Kozak. Se estiver ausente, o tRNA iniciador não seleciona o 
códon AUG e continua percorrendo o mRNA até encontrar outro AUG que esteja acompanhado pela sequência de 
Kozak. 
 
A síntese proteica é econômica. Uma célula pode produzir grandes quantidades de uma determinada proteína apenas 
com uma ou duas cópias de um gene. 
 
Uma célula plasmática do sistema imunológico humano, por exemplo, pode produzir 2 mil moléculas de anticorpo 
idênticas por segundo. 
 
Para essa produção em massa, RNAs, ribossomos, enzimas e outros componentes celulares devem ser reciclados. 
 
Muitos mRNAs podem ser transcritos de um único gene, assim como um mRNA pode ser traduzido por vários 
ribossomos simultaneamente, cada um em um ponto diferente ao longo da mensagem, resultando em polipeptídeos 
de diferentes comprimentos. 
 
O número de vezes que qualquer mRNA pode ser traduzido é uma função da afinidade de seu sítio de iniciação pelos 
ribossomos e de sua estabilidade (o mRNA de eucariotos geralmente é estável por várias horas e até dias). 
 
Muitas cadeias polipeptídicas, antes de atingirem sua estrutura normal ou sua atividade funcional, sofrem o 
processamento pós-traducional, que pode envolver várias modificações: a adição de carboidratos, a clivagem em 
unidades polipeptídicas menores ou a combinação com outros polipeptídeos para formar uma proteína maior. Tais 
modificações são necessárias, por exemplo, para realizar os dobramentos das cadeias polipeptídicas visando à 
estrutura secundária da proteína ou para estabilizar a estrutura desta última. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TRADUÇÃO E ANTIBIÓTICOS 
Os antibióticos são fármacos usados para exterminar microrganismos. Para criar um antibiótico efetivo, não um 
veneno qualquer, o truque é matar as bactérias sem prejudicar o paciente. 
A tradução é frequentemente o alvo dos antibióticos porque é essencial para todos os organismos vivos e apresenta 
diferenças significativas entre as células bacterianas e eucarióticas. 
Vários antibióticos se ligam seletivamente a ribossomos bacterianos e inibem diversas etapas na tradução, mas eles 
não afetam os ribossomos eucarióticos. As tetraciclinas, por exemplo, são uma classe de antibióticos que se ligam ao 
sítio A do ribossomo bacteriano e bloqueiam a entrada de tRNA carregados, visto que eles não têm efeito nos 
ribossomos eucarióticos. 
 A neomicina se liga ao ribossomo próximo do sítio A e induz a erros de tradução, provavelmente ao provocar erros na 
ligação de tRNAs carregados ao sítio A. O cloranfenicol se liga à subunidade maior do ribossomo e bloqueia a formação 
da ligação peptídica. A estreptomicina se liga à subunidade menor do ribossomo e inibe o início, e a eritromicina 
bloqueia a translocação. Embora o cloranfenicol e a estreptomicina sejam potentes inibidores da tradução nas 
bactérias, eles não inibem a tradução em archaea. 
 
A estrutura tridimensional da puromicina lembra a extremidade 3′ do tRNA carregado, tornando possível que a 
puromicina entre no sítio A de um ribossomo de forma eficiente e iniba a entrada de tRNAs. Uma ligação peptídica 
pode se formar entre a molécula de puromicina no sítio A e um aminoácido no tRNA no sítio P do ribossomo, mas a 
puromicina não pode se ligar ao sítio P e a translocação não ocorre, bloqueando o alongamento da proteína. Como a 
estrutura do tRNA é semelhante em todos os organismos, a puromicina inibe a tradução nas células bacterianas e 
eucarióticas; consequentemente, ela extermina as células eucarióticas junto com as bactérias e, às vezes, é usada para 
destruir as células cancerosas. 
 
Muitos antibióticos bloqueiam etapas específicas na tradução, e diferentes antibióticos bloqueiam diferentes etapas 
na síntese proteica, como o início ou o alongamento. Por causa dessa especificidade, os antibióticos são usados para 
estudar o processo de síntese de proteínas. 
 
 
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