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INTRODUÇÃO

A informação genética contida no DNA especifica os tipos de proteínas que são feitas pelas células. Entretanto o DNA não é o molde direto da síntese de proteínas. Uma molécula intermediária faz a ligação entre o código genético e o produto do gene. A transcrição é o processo em que ocorre a síntese de RNA a partir de um molde de DNA. O RNA é sintetizado apenas de um filamento de um DNA de dupla-hélice.

Cada variedade de RNA possui suas funções particulares, mas todos estão envolvidos no processo de tradução (síntese de proteínas de acordo com as instruções do RNA mensageiro).

A seqüência de bases no mDNA determina a seqüência de aminoácidos na proteína. Uma seqüência de três bases, chamada códon, especifica um aminoácido. Os códons no m RNA são lidos seqüencialmente por moléculas de tRNA.

As moléculas de RNA são os moldes para a síntese de proteínas. A transcrição de DNA em moléculas de RNA é catalisada por uma enzima, a RNA polimerase. O RNA apresenta algumas similaridades com o DNA, porém possui algumas peculiaridades. O RNA está agrupado em certas variedades básicas: rRNA (RNA ribossômico); mRNA (RNA mensageiro); tRNA (RNA transprotador); snRNA (pequenos RNAs)

A síntese de proteínas acontece nos ribossomos, que são complexos formados por rRNA e mais de 50 tipos de proteínas.

Outras considerações como a presença de Introns e Exons serão também abordados bem como de seu processamento no mRNA.

 

TIPOS DE RNA

Na expressão gênica, vários tipos de RNA desempenham papéis importantes. O RNA, Ácido Ribonucléidco, é uma molécula longa não ramificada, constituindo em nucleotídeos unidos por ligações fosfodiester 3' -> 5'.

 

Os nucleotídeos na molécula de RNA são compostos, como no DNA, por um açúcar (uma pentose) a Ribose,um grupamento fosfato e uma base nitrogenada. As quatro bases principais no RNA são adenina (A), Uracila (U), Guanina (G) e Citosina (C).

As células possuem diversos tipos de RNA. O RNA mensageiro (mRNA) é o molde para a síntese de proteínas. Uma molécula de RNA mensageiro é produzida para cada gene ou grupo de genes que se expressa. O RNA transportador (tRNA) carrega aminoácidos em forma ativada para o ribossomo.

No ribossomo ocorre a formação de ligações peptídicas, numa seqüência da terminada pelo molde de mRNA. São conhecidos 20 tipos diferentes de aminoácidos presentes nas proteínas dos organismos, Para cada um deles existe pelo menos um RNA transportador.

O RNA ribossômico (rRNA) é o principal componente dos ribossomos, mas seu papel exato na síntese de proteínas não exatamente conhecido. Existe ainda moléculas de RNA nuclear pequeno (snRNA) em células eucarióticas, que participam da emenda dos exons e desempenham um papel na marcação de proteínas recem-sintetizadas.

Estruturas dos três tipos básicos de RNA:

 

 

 

CÓDIGO GENÉTICO

Os aminoácidos são codificados por grupos de três bases partindo de um ponto fixo

O código genético é a relação entre a seqüência de bases no DNA (ou no RNA transcrito) e a seqüência de aminoácidos nas proteínas. As experiências de Francis Crick, Sydney breener e outros pesquisadores estabeleceram as seguintes características do código genético em 1961:

1) Qual é a proporção codificante?

Um código de uma só base pode especificar apenas quatro tipos de aminoácidos, pois existem somente quatro tipos de bases do DNA. Dezesseis tipos de aminoácidos podem ser especificados por um código de duas bases, ao passo que por um código de três bases determinam 64 tipos de aminoácidos. por esse cálculo ficou evidente que três ou mais bases são necessárias para especificar um aminoácido. Experimentos genéticos mostraram que um aminoácido é de fato codificado por um grupo de três bases, chamado códon.

2) O código é ou não superposto?

Em um código triplo não superposto, cada grupo de três bases em uma seqüência ABCDEF... especifica apenas um aminoácido, ABC especifica o primeiro, DEF o segundo, e assim por diante; enquanto, em um código triplo completamente superposto, ABC especifica o primeiro aminoácido, BCD o segundo, CDE o terceiro e assim por diante. O código genético não é superposto. Cada trinca de bases especifica um aminoácido, e a trinca seguinte outro e assim por diante. Não ocorre sobreposição.

3) Como o grupo correto de bases é lido?

Uma possibilidade é que uma das quatros bases serviria como "viírgula" entre os grupos de três bases. Não é o caso, pois a seqüência de bases é lida seqüêncialmente a partir de um ponto de inicio.

4) Existe apenas trincas para cada um dos 20 aminoácidos ou alguns têm mais de um trinca?

os estudos genéticos mostraram que a maioria das 64 trincas codifica aminoácidos. Estudos bioquimicos subseqüentes demonstram que 61 das 64 trincas especificam aminoácidos particulares. Desse modo, para a maioria dos aminoácidos existe mais de um códon.

 

CARACTERISTICAS PRINCIPAIS DO CÓDIGO GENETICO

Todos os 64 códons foram decifrados, Sessenta e uma trincas correspondem a determinados aminoácidos, enquanto três codificam o fim da cadeia. Muitos aminoácidos são determinados por mais de uma trinca. Somente o triptofano e a metionina são codificados por uma trinca. Os outros 18 são codificados por duas ou mais trincas. Sob condições fisiológicas o código não é ambíguo: um códon só codifica um aminoácido.

Os códons que especificam o mesmo aminoácido são chamados sinônimos. Por exemplo UUG e CUC são sinônimos para leucina. A maioria dos códons sinônimos diferem na terceira base, como exemplificado pelos códons da Valina que são GUU, GUC, GUA, GUG. A inspeção do código genético mostra que os códons XYC e XYU (sendo X e Y quaisquer primeira e segunda bases do códon) sempre codificam o mesmo aminoácido ao passo que XYA e XYG também mostram essa característica.

Mas qual seria o significado biológico dessa extensa redundância do código genético?

Uma possibilidade é que a redundância diminua os efeitos deletérios das mutações. Se não houvesse essa redundância, 20 códons designariam os aminoácidos e os outros 44 levariam ao termino da cadeia. A probabilidade de mutação para o termino da cadeia. A probabilidade de mutação para o termino da cadeia seria então muito mais alta com um código não redundante do que com o real. É importante reconhecer que as mutações para um término de cadeia geralmente levam a proteínas não funcionais, inativas, enquanto a substituição de um aminoácido por outro é menos prejudicial.

A redundância do código genético também pode ser significativa em permitir que a composição de bases do DNA varie amplamente sem alterar a seqüência de aminoácidos das proteínas codificadas por esse DNA. O conteúdo [G] + [C] do DNA bacteriano varia de menos de 30% a mais de 70%. O DNA rico em GC tem uma temperatura de separação maior que o DNA rico em AT. Como se poderia esperar, o DNA de algas que residem em correntes quentes tem um alto conteúdo de GC. As moléculas de DNA com conteúdos muito diferentes de [G] + [c] podem codificar as mesmas proteínas caos sinônimos diferentes sejam constantemente usados.

 

SINAIS DE INICIO E FIM PARA A SÍNTESE DE PROTEINAS

Os códons UAA, UAG e UGA determinam o fim da cadeia e, portanto, sinalizam o fim da síntese de proteínas. Esses códons são lidos não por moléculas de RNA transportados, mas sim por proteínas específicas chamadas fatores de liberação. O sinal de início para a síntese de proteínas é mais complexo.

As cadeias polipeptídicas em bactérias começam com um aminoácido modificado, a formil-metionina (fMet). Um tRNA específico, tRNA iniciador, leva a fMet. Esse complexo fMet+ tRNA reconhece o códon AUG é também o códon para uma metionina qualquer interna, e GUG para uma valina qualquer interna. AUG (ou GUG) é parte do sinal de iniciação.

Em bactérias, tais códons iniciadores são precedidos, em varios nucleotídeos, por uma seqüência rica em purinas que se pareia com uma seqüência complementar em uma molécula de RNA ribossômico. Nos eucariotos, o AUG mais próximo da extremidade 5' de um mRNA é geralmente o sinal de início para a síntese de proteínas. Esse AUG é lido por um tRNA iniciador carregado com metionina.

 

ÍNTRONS E ÉXONS

Os introns e os exons foram descobertos quando viram uma diferença de tamanho entre a o mRNA da proteína da globina beta e o DNA que o codificava.

Os introns são regiões do DNA que não estão no mRNA de alguma proteína, já os exons são as regiões do DNA que estão no mRNA de alguma proteína.

Em que etapa de expressão gênica as seqüências intercalares são removidas?

As cadeias de RNA recém-sintetizadas de núcleos isolados são muito maiores que as moléculas de mRNA derivadas delas. De fato, o transcrito primário do gene de globina beta contém duas regiões não-traduzidas. Essas seqüências intercalares no transcrito primário 15S são removidas, e as seqüências codificantes são simultaneamente ligadas por um mecanismo de processamento preciso para formar o mRNA 9S maduro.

As seqüências codificantes dos genes divididos são chamadas éxons (regiões que se expressam), enquanto as seqüências intercalares não-traduzidas são conhecidas como introns. Geralmente, os introns são seqüências que são eliminadas na formação das moléculas de RNA maduro.

Outro gene eucariótico dividido é o da ovalbumina em galinhas, que é composto de oito éxons separados por sete longos íntrons. Ainda mais marcante é o gene do colágeno, que contém mais de 40 éxons. Uma característica comum na expressão desses genes é que seus exons são ordenados na mesma seqüência tanto do mRNA quanto do DNA. Assim, os genes divididos, como os genes contínuos, colineares com seus polipeptídeos produzidos.

O processamento (splicing) é uma operação complexa feita pelos spliceossomos, que são conjuntos de proteínas e moléculas de snRNA (pequenos RNAs nucleares). Essa maquinaria enzimática reconhece sinais no RNA nascente que especificam os locais de corte. Os íntrons quase sempre começam com GU e terminam com AG, que é precedido por um trecho rico em primidinas. Essa seqüência de consenso é parte do sinal de processamento.

 

 

RNA POLIMERASE

A RNA polimerase como a DNA polimerase, obtem instruções de um molde de DNA. A primeira evidência foi a observação de que a composição de bases do RNA recém sintetizado é o complemento do filamento de DNA molde. A evidência mais forte da fidelidade de transcrição veio de estudos de seqüências de RNA é o complemento exato da seqüência do molde de DNA.

 

TRANSCRIÇÃO

O primeiro passo é a síntese de uma molécula que carregue as informações do gene e leve até os locais onde ocorrerá a síntese do produto final. A fita de DNA é utilizada como molde para síntese de uma fita complementar de RNA chamada de RNA mensageiro, num processo chamado de transcrição.

Os moldes de DNA contêm regiões chamadas de sítios promotores que ligam especificamente a RNA polimerase e determinam onde começa a transcrição. Em bactéria, duas seqüências para o lado da ponta 5' do primeiro nucleotídeo a ser transcrito são importantes. Uma delas, chamada Pribnow Box (trecho de Pribnow), tem uma seqüência TATAAT e está situada a -10 (10 nucleotidoes para o lado 5' do primeiro nucleotídeo transcrito, que é marcado como +1). O outro, chamado região -35 , tem uma seqüência TTGACA. O primeiro nucletideo a ser transcrito é geralmente uma purina.

OS genes eucariotos que codificam proteinas tem sítios promotores com uma sequência TATAA centrada cerca de -25. Esse TATA box é semelhante ao pribnow box de procariontes, exceto por estar mais anteriormente. Muitos promotores eucarióticos também exibem uma seqüência CAAT centrada a cerca de -75.

A RNA polimerase percorre o molde de DNA e transcreve um de seus filamentos até atingir um terminador. O sinal de termino em E. coli é uma alça com pares de bases na molécula de RNA recém-sintetizada. Essa alça é formada pelo pareamento de bases e seqüências que são autocomplemnetares ricas em G e C. O RNA nascente espontaneamente se dissocia da RNA polimerase quando á alça se segue uma seqüência de Uracilas. alternativamente, a síntese de RNA pode ser determinada pela ação de rõ, uma proteína. Os sinais de inicio e termino da transcrição são codificados no molde de DNA.

 

 

TRADUÇÃO

Um bom VIDEO que ilustra a tradução.

é o processo em que o RNA mensageiro, que obteve as informações do DNA através da Transcrição, vai ser metabolizado transferindo suas informações para a síntese de polipeptideos, que ocorre nos ribossomos.

1. Há a formação do complexo de iniciação

2. Fase de alongamento da cadeia polipeptídica. Uma repetição de passos a, b e c para todo aminoácido incorporado na proteína que está sendo sintetizada:
a. ligação do aminoacil-tRNA
b. formação da ligação peptídica
c. translocação

3. Terminação

Se você quiser ver a tradução de maneira mais detalhada clique em Tradução passo a passo.