DNA DÁ O QUE FALAR!

Como o DNA codifica as informações para uma proteína? Existem somente quatro bases de DNA, mas há 20 aminoácidos que podem ser usados para as proteínas. Assim, grupos de três nucleotídeos formam um termo (códon), que especifica qual dos 20 aminoácidos vai para a proteína. Um códon de 3 bases produz 64 padrões possíveis - 4*4*4 -, que é mais do que suficiente para especificar 20 aminoácidos. Em virtude de haver 64 possíveis códons e somente 20 aminoácidos, há algumas repetições no código genético. Além disso, a ordem dos códons no gene especifica a ordem dos aminoácidos na proteína. Pode ser necessário algo em torno de 100 a 1.000 códons (300 a 2.000 nucleotídeos) para especificar uma certa proteína. Cada gene também possui códons para designar o começo (códon de iniciação) e o fim (códon de terminação) do gene.
Construindo uma proteína: transcrição
A construção de proteínas é bastante semelhante à construção de uma casa:
• a seqüência principal é o DNA, que contém todas as informações para construir a nova proteína (casa);
• a cópia em atividade da seqüência principal é chamada de RNAm (RNA mensageiro), que é copiado do DNA;
• o local de construção tanto é o citoplasma, em um procarioto, quanto o retículo endoplasmático (ER) em um eucarioto;
• os materiais de construção são os aminoácidos;
• os trabalhadores da construção são os ribossomos e as moléculas de RNA transportador.
Vamos analisar mais de perto cada fase da nova construção.
Em um eucarioto, o DNA nunca deixa o núcleo, de modo que suas informações devem ser copiadas. Esse processo de cópia é chamado de transcrição, e a cópia, de mRNA. A transcrição ocorre no citoplasma (procarioto) ou no núcleo (eucarioto). A transcrição é realizada por uma enzima chamada RNA-polimerase. Para formar o RNAm, o RNA-polimerase:
1. liga-se ao filamento de DNA em uma seqüência específica do gene chamada promotor
2. desenrola e desprende os dois filamentos de DNA
3. utiliza um dos dois filamentos de DNA como guia ou modelo
4. corresponde os novos nucleotídeos a seus complementos no filamento de DNA (G com C, A com U - lembre-se de que o RNA possui uracila (U), e não timina (T))
5. une esses novos nucleotídeos de RNA para formar uma cópia complementar do filamento de DNA (RNAm)
6. interrompe quando encontra uma seqüência de terminação de bases (códon de terminação)
O RNAm é feliz por viver em um filamento (contrário ao desejo do DNA de formar hélices em duplo filamento complementares). Nos procariotos, todos os nucleotídeos no RNAm fazem parte dos códons para a nova proteína. Entretanto, nos eucariotos apenas, existem seqüências extras no DNA e no RNAm, que não se codificam para as proteínas, chamadas íntrons. Esse RNAm é, então, mais processado:
• os íntrons são recortados
• as seqüências de codificação se unem
• a "capa" de um nucleotídeo especial é acrescentada a uma extremidade
• uma longa cauda com 100 a 200 nucleotídeos de adenina é acrescentada a outra extremidade
Ninguém sabe por que esse processamento ocorre nos eucariotos. Finalmente, muitos genes estão sendo transcritos simultaneamente de acordo com as necessidades da célula por proteínas especificas.
A cópia em atividade da seqüência (RNAm) agora deve ir para o local da construção, onde os trabalhadores criarão a nova proteína. Se a célula for procariótica, como uma bactéria E. coli, então, o local é o citoplasma. Se a célula for eucariótica, como a célula humana, então, o mRNA deixa o núcleo através de grandes furos na membrana nuclear (poros nucleares) e segue para o ER (retículo endoplasmático).
Construindo uma proteína: tradução
Para continuar com nosso exemplo, uma vez que a cópia em atividade do código chegou ao sítio, os trabalhadores devem montar os materiais de acordo com as instruções; esse processo é chamado de tradução. No caso de uma proteína, os trabalhadores são os ribossomos e as moléculas especiais de RNA chamadas de RNAt (RNA transportador). Os materiais de construção são os aminoácidos.
Primeiro, vamos analisar o ribossomo. O ribossomo é constituído de RNA chamado RNAr (RNA ribossômico). Nos procariotos, o RNAr é formado no citoplasma; nos eucariotos, o RNAr é formado no nucléolo. O ribossomo possui duas partes, que se ligam em cada lado do RNAm. Dentro da parte maior há dois "espaços" (locais P e A) que terão dois códons adjacentes do RNAm, duas moléculas de RNAt e dois aminoácidos. Inicialmente, o sítio P prende o primeiro códon no RNAm, e o sítio A, o outro códon.
Em seguida, vamos analisar as moléculas de RNAt. Cada RNAt possui um local de ligação para um aminoácido. Em virtude de cada RNAt ser específico a um único aminoácido, ele deve ser capaz de reconhecer o códon no RNAm que se codifica para esse aminoácido específico. Por esse motivo, cada RNAt possui uma seqüência específica de três nucleotídeos chamada de anti-códon, que corresponde ao códon do RNAm apropriado, como fechadura e chave. Por exemplo, se um códon no RNAm possuir a seqüência ...-uracila-uracila-uracila-... (UUU), que se codifica para o aminoácido fenilalanina, então, o anti-códon no RNAt da fenilalanina será adenina-adenina-adenina (AAA); lembre-se de que A se liga a U no RNA. As moléculas de RNAt flutuam no citoplasma e se ligam aos aminoácidos livres. Uma vez ligados aos aminoácidos, os RNAts (também chamados de aminoacil-RNAts) procurarão os ribossomos.
Finalmente, vamos analisar os fatos na síntese de novas proteínas. Por exemplo, vamos considerar uma pequena molécula de RNAm com a seguinte seqüência:
(início)--->AUG-UUU-ACA-UGA<--- (fim)

Todas as moléculas de RNAm começam com AUG (o códon de iniciação). UGA, UAA e UAG são códons de terminação; códons de terminação não possuem moléculas de RNAt correspondentes (as moléculas de RNAm reais possuem centenas de códons).
A seqüência correspondente de anti-códons do RNAt será:

UAC-AAA-UGU

Não há RNAt correspondente para os códons de terminação.
A seqüência de aminoácidos especificada por esse pequeno RNAm é:

metionina - fenilalanina - treonina

Conhecemos essa seqüência de aminoácidos usando uma tabela de código genético. A tabela de código genético abaixo é para o RNAm e especifica as bases na primeira, segunda e terceira posições do códon com seus aminoácidos correspondentes.
Vamos ler o aminoácido especificado pelo códon do RNAm, AUG. Primeiro, coloque seu dedo esquerdo no códon da primeira posição (A), na primeira coluna da tabela. Mova o dedo esquerdo pela linha abaixo do códon da segunda posição (U) na primeira linha. Agora, coloque o dedo direito sobre o códon da terceira posição (G) na mesma linha da última coluna (G). Mova o dedo direito pela linha até chegar no dedo esquerdo e leia o aminoácido (metionina).