Tradução

Formação de Proteínas Celulares

A tradução é um dos processos mais conservados evolutivamente e um dos eventos de maior custo energético para a célula. O conteúdo protéico da célula é extremamente dinâmico, e as proteínas são continuamente sintetizadas e degradadas. Nesse processo a informação contida na sequência de nucleotídeos do mRNA é traduzida numa sequência de aminoácidos. A maquinaria celular para esse processo inclui o conjunto de tRNA, os ribossomos, e o mRNA; também são necessários aminoácidos e diversas proteínas específicas. Enquanto os tRNA e os ribossomos são reciclados pela célula, podendo ser utilizados para a síntese de diferentes proteínas, o mRNA é específico para cada proteína, sendo continuamente produzido e degradado - o mesmo mRNA pode ser traduzido diversas vezes antes de ser degradado.

Antes de serem incorporados às proteínas, os aminoácidos se ligam ao tRNA. A especificidade da ligação do aminoácido ao tRNA não é óbvia, mas a acuracidade da síntese protéica é dependente dessa especificidade.

Da mesma forma que a transcrição, a tradução ocorre em etapas subsequentes: iniciação, alongamento e término.

ETAPA DE INICIAÇÃO 

A iniciação é a primeira etapa da tradução, representada pela ligação de uma molécula de RNA mensageiro à subunidade pequena do ribossomo. Essa ligação é mediada por um componente protéico denominado fator de iniciação 3 ou IF3. Há uma ligação transitória entre a subunidade 16S do RNA ribossômico e o RNA mensageiro. Essa complementaridade entre os dois RNAs é decorrente de uma sequência de consenso denominada seqüência de Shine-Dalgarno 5'- AGGAGGU-3'. Nos eucariotos também existe uma sequência, denominada Kozak, que inclui o primeiro códon, mas a ligação do mRNA à subunidade pequena do ribossomo se dá pelo CAP-5'.

Na imagem abaixo vemos o pareamento entre o mRNA e rRNA:

A seguir, a subunidade pequena do ribossomo (30S) migra pela fita de mRNA até encontrar o códon de iniciação (AUG). Nesse momento o fator de iniciação IF2 ativado pelo GTP conduz o primeiro tRNA, Fmet-tRNA, ao complexo de iniciação numa região do ribossomo denominada sítio P (peptidil). Esse primeiro tRNA possui o aminoácido N-formilmetionina, uma modificação da metionina que bloqueia o grupo amino, desta forma a ligação peptídica só pode ocorrer na direção do grupo carboxil.

Uma vez que se estabelece a ligação entre o códon de iniciação e o anticódon do tRNA, os fatores de iniciação IF1 e IF3 são liberados e a subunidade grande do ribossomo é acoplada ao conjunto.

O ribossomo assim organizado possui regiões específicas onde se encaixam simultaneamente dois tRNA, denominadas sítio A (aminoacil) e sitio P (peptidil), e o sítio E (exit). 

ETAPA DE ALONGAMENTO

Após a montagem do ribossomo, inicia-se a etapa do alongamento. Os tRNA ligados aos aminoácidos, com o auxílio do fator de alongamento EF-Tu ativado pelo GTP, são transportados ao ribossomo, sendo posicionados no sítio A pela complementaridade códon/anticódon. Neste momento o fator de alongamento é liberado, sendo regenerado com outra molécula de GTP . Neste momento, ocorre a ligação peptídica entre os dois aminoácidos. Inicia-se assim a cadeia polipeptídica, após a ligação dos aminoácidos, ocorre a movimentação do ribossomo no sentido 5'→3'. Essa movimentação é conduzida pelo fator de alongamento EF-G (ativado pelo GTP), liberando o tRNA (cada ciclo requer a hidrólise de um GTP). Nessa movimentação ocorre a transferência do peptidil-tRNA para o sítio P e a translocação do ribossomo no mRNA em direção ao códon seguinte.

ETAPA DE TÉRMINO

O alongamento prossegue até que ocorra o posicionamento do códon de terminação (UAA, UAG ou UGA) no sítio A. Não existem tRNA complementares a esses códons, que são reconhecidos pelos fatores de liberação. Os fatores de liberação entram no sítio A, alterando a atividade da peptidil transferase (adição de H2O em vez de aminoácido), produzindo a clivagem do peptídeo do último tRNA (veja a Figura 3.32). São conhecidos dois fatores de liberação, RF1, que reconhece os códons UAA e UAG, e RF2, que reconhece os códons UAA e UGA.

O último evento é a dissociação do ribossomo (consumo de uma molécula de GTP). As subunidades do ribossomo continuam íntegras, ficando disponíveis para nova tradução, completando-se assim o ciclo ribossômico.

Verifica-se que o mesmo mRNA pode ser traduzido simultaneamente por diversos ribossomos sendo visualizados como estruturas denominadas polissomos, que evoluem progressivamente ao longo da molécula de RNA (veja a Figura 3.33), permitindo que várias cadeias polipeptídicas sejam sintetizadas a partir do mesmo mRNA.

Desta forma, pode-se constatar que o processo de tradução apresenta um custo energético para a célula proporcional ao número de aminoácidos, representado pelas moléculas trifosfatadas. Assim, parece natural que a célula busque alternativas para racionalizar o tipo e a quantidade de proteínas sintetizadas. Os mecanismos utilizados para esse fim atuam nas diferentes etapas do processo da informação, sendo o controle da transcrição o processo mais bem caracterizado.

REFERÊNCIA:

- Biologia Molecular da Célula: Alberts Johnson Lewis 6°edição;