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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 18

Lição 3: Tradução

tRNAs e ribossomos

Estrutura e funções dos RNAs de transferência e ribossomas. Códons e anticódons, wobble. Sintetases aminoacil-tRNA.

Introdução

A tradução requer alguns equipamentos especializados. Assim como não jogaríamos tênis sem as raquetes e as bolas, a célula não poderia traduzir um RNAm em proteína sem duas peças de engrenagem molecular: RNAt e ribossomos.

Ribossomos fornecem a estrutura na qual a tradução pode acontecer. Eles também catalisam a reação que liga aminoácidos para formar uma nova proteína.
RNAts (RNAs transportadores) transportam aminoácidos para o ribossomo. Eles atuam como "pontes", combinando um códon em um RNAm com o aminoácido que o códon especifica.

Aqui daremos uma olhada mais de perto nos ribossomos e RNAts. Se você ainda não está familiarizado com o RNA (sigla para ácido ribonucleico, do inglês), eu recomendo fortemente que cheque a seção sobre ácidos nucleicos primeiro, para que possa tirar o máximo deste artigo.

Ribossomos: onde a tradução acontece

A tradução ocorre dentro de estruturas chamadas ribossomos, os quais são feitos de RNA e proteínas. Ribossomos organizam a tradução e catalisam a reação que une os aminoácidos para formar uma cadeia proteica.

Estrutura do ribossomo

Um ribossomo é feito de dois componentes básicos: uma subunidade grande e uma pequena. Durante a tradução as duas subunidades juntam-se ao redor de uma molécula de RNAm, formando um ribossomo completo. O ribossomo se move à frente pelo RNAm, códon a códon, conforme o lê e traduz em um polipeptídeo (cadeia de proteína). Então, uma vez a tradução finalizada, os dois componentes separam-se novamente e podem ser reusados.

Em geral o ribossomo é um terço proteico e dois terços RNA ribossômico (RNAr). Os RNArs são aparentemente responsáveis pela maior parte da estrutura e função do ribossomo, enquanto as proteínas ajudam-no a mudar sua conformação enquanto ele cataliza reações químicas

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Abaixo, pode-se observar um modelo tridimensional de ribossomo. Proteínas estão representadas em azul, enquanto cadeias de RNAr estão representadas em laranja e pêssego. O ponto verde marca o sítio ativo, que cataliza a reação que liga aminoácidos para fazer uma proteína. Me surpreende o ribossomo ser tão rugoso, meio que como a superfície do cérebro!

A animação abaixo mostra um modelo da subunidade ribossômica grande de um procarionte chamado Haloarcula marismortui. No modelo as proteínas estão representadas em azul, enquanto cadeias de RNAr estão representadas em pêssego e laranja. A região em verde marca o sítio ativo, que cataliza a adição de um novo aminoácido à cadeia de polipeptídeos

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O ribossomo possui sítios para os RNAts

Como vimos brevemente na introdução, moléculas chamadas RNAs transportadores (RNAts) trazem aminoácidos aos ribossomos. Aprenderemos muito mais a respeito dos RNAs transportadores e sobre como eles funcionam na próxima sessão.

Por ora, apenas tenha em mente que o ribossomo possui três espaços para RNAts: o sítio A, o sítio P e o sítio E. RNAts se movem através destes sítios (do A ao P ao E) enquanto entregam aminoácidos durante a tradução.

Para aprender mais sobre o papel específico de cada um dos sítios, visite o artigo sobre estágios da tradução.

O que exatamente é um RNAt?

Um RNA transportador (RNAt) é um tipo especial de molécula de RNA. Seu trabalho é parear um códon de RNAm com o aminoácido que ele codifica. Você pode imaginá-lo como uma "ponte molecular" entre os dois.

Cada RNAt contém um conjunto de três nucleotídeos chamado de anticódon. O anticódon de um dado RNAt pode se ligar a um ou alguns códons específicos de RNAm. A molécula de RNAt também carrega um aminoácido: especificamente, aquele codificado pelos códons com os quais o RNAt se liga.

Os dois finais de uma fita de DNA ou RNA são diferentes um do outro. Isto é, uma molécula de DNA ou RNA tem direcionalidade.

Na extremidade 5' da cadeia, o grupo fosfato do primeiro nucleotídeo está livre. O grupo fosfato é ligado ao carbono 5' do anel de açúcar, por isto chama-se de extremidade 5'.
Na outra extremidade, chamada de extremidade 3', a hidroxila do último nucleotídeo adicionado à cadeia fica exposta. O grupo hidroxila é ligado ao carbono 3' do anel de açúcar, por isto chama-se de extremidade 3'.

Muitos processos, como a replicação e transcrição de DNA, podem apenas ocorrer em uma direção particular relativa à direcionalidade da fita de DNA ou RNA.

Você pode ler mais sobre isso no artigo sobre ácidos nucleicos.

Existem diferentes tipos de RNAts dispersos pelo citoplasma de uma célula, cada um com seu próprio anticódon e aminoácido correspondente. Na verdade, há usualmente de

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tipos diferentes, o que depende da espécie

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. Os RNAts se ligam aos códons dentro do ribossomo, onde eles entregam os aminoácidos que são adicionados à cadeia proteica.

Alguns RNAt se ligam a diferentes códons ("wobble ou oscilação")

Alguns tRNAs conseguem formar pares de bases com mais de um códon. De primeira, isso parece bastante estranho: o A não é o par de base de U e G de C?

Bem... nem sempre. (A biologia é uma caixinha de surpresas, não é?) Pares de bases atípicos —entre outros nucleotídeos que não A-U e G-C— podem se formar na terceira posição do códon, um fenômeno conhecido como oscilação (do inglês - wobble).

O pareamento oscilante não segue as regras normais, mas ele possui as suas próprias. Por exemplo, um G no anticódon pode parear com um C ou U (mas não um A ou G) na terceira posição do códon, como mostrado abaixo

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. Regras como esta asseguram que os códons sejam lidos corretamente, independentemente da oscilação.

Você deve estar se perguntando: por que diabos uma célula iria "querer" um fator complicante como a oscilação? A resposta pode ser que o pareamento oscilante permite que menos RNAts cubram todos os códons do código genético, enquanto ainda garantem que o código seja lido com acurácia.

A estrutura 3D de um RNAt

Eu gosto de desenhar RNAts como pequenos retângulos, para mostrar claramente o que está acontecendo (e ter espaço de sobra para colocar as letras do anticódon ali). Mas um RNAt de verdade possui um formato muito mais interessante; um que facilita o seu papel.

Um RNAt, como o modelado abaixo, é composto por uma cadeia única de RNA (assim como o RNAm é). Entretanto, a cadeia toma uma estrutura tridimensional complexa pois pares de bases se formam entre nucleotídeos em diferentes partes da molécula. Isto gera regiões de fita dupla e alças, dobrando o RNAt num formato de "L".

Ótima pergunta! Para respondê-la vamos dar uma rápida olhada nas estruturas do DNA e RNA.

Fitas de DNA e RNA são polímeros de unidades repetidas denominadas nucleotídeos. Cada nucleotídeos consiste de um açúcar de 5 carbonos, um ou mais grupos fosfatos e uma base nitrogenada.

O DNA tem quatro tipos de nucleotídeos, cada um com uma base nitrogenada diferente. As bases do DNA são adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C).
O RNA também tem quatro tipos de nucleotídeos. Esses nucleotídeos são semelhantes àqueles do DNA, mas contêm um açúcar diferente. Além disso, o RNA tem a base uracila (U) no lugar da timina (T).

Certos tipos de nucleotídeos podem formar pontes de hidrogênio entre si. Especificamente, A tipicamente forma ligações com T (no DNA) ou U (no RNA), enquanto G tipicamente forma ligações com C. Esses nucleotídeos conseguem formar pontes de hidrogênio entre si porque suas estruturas são complementares – isto é, elas se adaptam como peças de um quebra-cabeça químico. A formação de pontes de hidrogênio entre as bases de nucleotídeos é chamada de pareamento de bases, e desempenha uma função importante em muitos processos biológicos, incluindo a replicação do DNA e transcrição gênica.

Para mais informações sobre pareamento de bases e estruturas do DNA e RNA, confira o artigo sobre ácidos nucleicos.

Uma das pontas do formato de L abriga o anticódon, enquanto a outra possui o sítio de ligação para o aminoácido. Diferentes RNAts possuem estruturas ligeiramente diferentes, e isto é importante para assegurar que eles serão acoplados ao aminoácido correto.

Carregando um RNAt com um aminoácido

Como o aminoácido correto é acoplado ao RNAt certo (assegurando que os códons sejam lidos corretamente)? Enzimas chamadas aminoacil-RNAt-sintetases têm este papel importante.

Há uma diferente enzima sintetase para cada aminoácido, uma que reconhece apenas aquele aminoácido e seu RNAt (e nenhum outro). Assim que ambos o aminoácido e seu RNAt se anexam à enzima, a enzima liga um ao outro, numa reação alimentada pela "moeda energética": uma molécula de adenosina trifosfato (ATP).

Ocasionalmente, uma aminoacil-RNAt-sintetase comete um erro: ela se liga ao aminoácido incorreto (um que "pareça semelhante" ao seu alvo). Por exemplo, a treonina sintetase às vezes captura uma serina acidentalmente e a anexa ao RNAt de treonina. Felizmente, a treonina sintetase possui um sítio de verificação, que remove o aminoácido do tNAt se ele for incorreto

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Resumindo

Assim que carregados com o aminoácido correto, como os RNAts interagem com RNAms e o ribossomo para construir uma proteína nova em folha? Aprenda mais sobre como este processo funciona no próximo artigo: estágios da tradução.

Créditos:

Este artigo é uma derivação modificada de "Ribosomes and protein synthesis," by OpenStax College, Biology (CC BY 4.0). Baixe o artigo original gratuitamente em http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.61.

O artigo adaptado está sob a licença CC BY-NC-SA 4.0

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luanamirandalima76
Publicado há há 6 anos. Link direto para a postagem “O que aconteceria se no p...” de luanamirandalima76
O que aconteceria se no processo de tradução o ribossomo pulasse um ou mais códons completo ?E o que aconteceria se ele pulasse apenas um nucleotídeo ?o que seria mais drástico?explique a resposta.
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