sexta-feira, 14 de outubro de 2011

Introdução a Síntese Protéica
O núcleo da célula possui DNA( sequência de nucleotídeos de gene) que recebem informações necessárias para que ocorra a transcrição do código genético. Nessa etapa participam as enzimas polimerases que fazem a catálise das sequências de base do DNA para o RNA, também presente na célula, como mostra abaixo¹:
    DNA             ——>       RNA
Timina    ( T )   ——>  Adenina (A)
Citosina  ( C )  ——>  Guanina (G)
Guanina  ( G ) ——>  Citosina  (C )
Adenina  ( A )  ——>  Uracila    (U)
Esta figura mostra como as unidades descritas acima se encaixam para a síntese protéica:


Logo em seguida ocorre a tradução do RNAm através dos ribossomos em que os mesmos farão a leitura assim  produzindo várias proteínas.
No caso das bactérias, que não possuem envoltório no seu núcleo, a transcrição e tradução acontecem simultaneamente. ¹


          O Ribossomo
É constituído por RNAr e proteínas. A transcrição do RNAr está associada as proteínas. Nos eucariotos, está retido temporariamente em volta da região cromática, formando o nucléolo. Neste local, os RNAr pioneiros transcritos serão processados e darão origem a duas subunidades ribossomais.  O RNAr 5S, no qual é membro da subunidade maior(60S), é copiado em outra região cromossômica, que migra até o nucléolo. As subunidades prontas passam pelo complexo de poro do envoltório nuclear e se juntam ao citoplasma apenas no momento da síntese protéica.  ¹
Nos procariotos o ribossomo tem um coeficiente 70S, enquanto que, nos eucariotos é 80S. A subunidade menor (30S) em procariotos é composta por RNAr 16S e 21 proteínas, enquanto que a subunidade maior (50S) possuem os RNAr 23S e 5S e 34 proteínas. Cada ribossomo possui apenas uma molécula de um dos RNAr e de uma das proteínas, com exceção, de uma proteína que contém 4 cópias na subunidade maior. Nos eucariotos, a subunidade menor (40S) é constituída por RNAr 18S e aproximadamente 33 proteínas e, na subunidade maior (60S), contem os RNAr 28S, 5S e 5,8S e aproximadamente 49 proteínas. Os RNAr compõem  mais da metade do peso do ribossomo e desempenha funções importante, como catalíticas, durante a síntese protéica. ¹
Ribossomos também estão presentes em mitocôndrias e cloroplastos. Nas mitocôndrias de eucariotos unicelulares o coeficiente de sedimentação é de 70S a 74S, enquanto que, em outros animais como o homem, o rato os ribossomos são de 55 a 60S. Nas mitocôndrias das células humanas, o ribossomo é composto pelas moléculas de RNAr 16S e 12S, já nas plantas, além desses dois, também tem um RNAr 5S. Por outra via, os ribossomos 70S dos cloroplastos apresentam quatro tipos de RNAr, 23S, 5S e 4,5S na subunidade maior ( 50S) e o 16S na subunidade menor (30S).¹
Os ribossomos dos eucariotos podem ser encontrados livres no citoplasma ou combinado à membrana do reticulo endoplasmático e na membrana externa que envolve o núcleo. ¹
Os polissomos    

Os polissomos são estruturas formadas durante a síntese protéica. Os ribossomos se associam ao RNAm para formar os polissomos ou polirribossomos. A quantidade de polissomo depende da extensão do RNAm.¹
         Síntese Protéica
            As proteínas constituem-se de longas cadeias de aminoácidos e a sequência desses aminoácidos é ditada pelo código genético. ²
            A síntese protéica exige três tipos de RNA: o RNA mensageiro (mRNA)  que contém o código genético e é o molde para a produção da proteína, o RNA transportador (tRNA) são moléculas adaptadoras que levam os aminoácidos para mRNA,os RNA ribossômicos (rRNA) formam parte do ribossomo que une todos os componentes necessários para a síntese de proteínas. No processo também se envolvem enzimas como aminoacil- RNA síntase que será abordada mais adiante.²
Basicamente a tradução de proteínas se dá em quatro etapas:
1. Os aminoácidos livres são ligados a moléculas de tRNA.²
2. Um ribossomo se une ao filamento de mRNA para iniciar a síntese . ²
3. O ribossomo viaja pelo mRNA  e a cada códon do RNA  liga-se um tRNA levando o aminoácido definido por este códon para ser adicionado à cadeia polipeptídica crescente.²
4. O ribossomo encontra um códon de fim e a síntese de proteína conclui-se.²

Ligação do aminoácido ao seu tRNA

Um aminoácido é levado para cadeia de mRNA por uma molécula de tRNA. Os tRNA são pequenos e dobrados em estruturas tridimensionais precisas devido pontes de hidrogênio entre as bases nos trechos particulares da molécula.²

RNA transportador e oscilação

A hipótese da oscilação sugere que o pareamento das duas primeiras bases do códon e anticódon seguem as regras padrão, G faz par com C e A faz par com U, mas o pareamento das bases na terceira posição não é tão restrito e pode oscilar. Se houver uma piramidina U ou C na terceira posição do códon ela pode se ajustar a qualquer purina, A ou G, no anticódon e vice-versa, assim apenas uma molécula de tRNA é necessária para duas sequências de códon.²
A ligação de um aminoácido com sua molécula correspondente de tRNA ocorre em dois estágios, ambos catalisados pela enzima aminoacil- tRNA sintase,. Na primeira reação a aminoácido é unido via seu grupo carboxila a uma adenosina monofosfato (AMP) e permanece ligado à enzima. Na segunda enzima a aminoacil tRNA sintase transfere o aminoácido do AMP para o tRNA.²
Dobramento e processos protéicos
Para estarem disponíveis os polipeptídicos devem dobrar-se em conformações tridimensionais distintas. ³
Muitas proteínas sofrem modificações posteriores, incluindo clivagem e ligação covalente a carboidratos e lipídeos, que são cruciais para função e localização correta das proteínas dentro da célula.³
        A chaperona e o dobramento protéico:
O dobramento adequado das proteínas dentro das células é mediado pela atividade de outras proteínas. As proteínas que facilitam o dobramento protéico são chamadas de Chaperonas, esse termo foi usado para descrever uma proteína que é necessária para a formação dos nucleossomos e do DNA. Desta forma, as chaperonas agem como catalisadores que facilitam a reunião sem fazer parte do complexo reunido. As chaperonas não transportam informação adicional sobre o dobramento de polipeptídios em suas conformações tridimensionais corretas; a conformação dobrada de uma proteína é determinada somente por sua seqüência de aminoácidos, as chaperonas catalisam o dobramento protéico por auxiliar o processo de união espontânea, elas funcionam pela ligação e estabilização de polipeptídios não dobrados ou parcialmente dobrados que são formas intermediarias ao longo do caminho que leva ao estado final dobrado corretamente.  ³


As enzimas e o dobramento protéico
                    Clivagem protéica: A clivagem protéica é um passo importante na maturação de muitas proteínas, modificações proteolíticas da amina terminal também têm um papel na translocação de muitas proteínas através das membranas, incluindo proteínas secretadas em bactérias e eucariotos, bem como proteínas designadas à anticorporação em membrana plasmática, lisossomos, mitocôndria e cloroplastos de células eucarióticas. ³
                  Glicosilação: Muitas proteínas, particularmente em células eucarióticas, modificadas pela adição de carboidratos, recebem o nome de um processo chamado Glicosilação. As porções de carboidratos das glicoproteinas têm um papel importante no desdobramento protéico no reticulo endoplasmático, no direcionamento de proteínas para distribuição aos compartimentos intracelulares adequados e como sítios de reconhecimento nas interações célula-celulas. ³
                  Ligação de lipídios: Algumas proteínas em células eucarióticas são modificadas pela ligação de lipídeos á cadeia polipeptídica, essas modificações direcionam e ancoram essas proteínas á membrana plasmática, com a qual o lipídeo hidrofóbico é capaz de interagir, em algumas proteínas, um acido graxo é ligado á amina terminal da cadeia polipeptídica em formação durante a tradução. Os lipídios também podem ser ligados as cadeias laterais dos resíduos de cisteína, serina e treonina. Muitas proteínas associadas a membrana plasmática envolvidas no controle do crescimento e da diferenciação celulares são modificadas desta maneira, incluindo as proteínas ontogênicas Ras, que são responsáveis pelo crescimento descontrolado de muito dos cânceres humanos. ³



Bloqueadores da síntese protéica
São antibióticos que geralmente têm a ação específica sobre as bactérias bloqueando as etapas da síntese como ocorre com a estreptomicina, cloranfenicol, tetraciclina e eritromicina. Outros como a cicloeximida só atua em eucariotos. No caso da puromicina por ter uma estrutura muito semelhante a uma aminoacil-RNAt, pode ocupar o sítio A do ribossomo durante a síntese protéica, chegando a se ligar ao peptidil-RNAt que está no sítio P, formando peptidil-puromicina, que então é liberado do ribossomo sem que este sofra translocação ao longo do RNAm. Esse resultado demostrou que a translocação só ocorre depois da ligação do aminoacil-RNAt ao peptidil que está no sítio P.¹
O bloqueio da síntese protéica possibilitou a cura de muitas doenças, esse fenômeno foi observado principalmente em bactérias.¹ Elas ficaram conhecidas como antibióticos e serão apresentadas na tabela abaixo:
   Antibióticos         
             Células
                                      Ação
Tetraciclina
       Procarioto
Interage com a subunidade menor, impedindo a ligação do aminoacil-RNAt no sítio A
Estreptomicina
      Procarioto
Quando se liga à subunidade menor pode impedir a iniciação ou causar perda da fidelidade na leitura do RNAm
Eritromicina
      Procarioto
Inibe a translocação do ribossomo
Cloranfenicol
     Procarioto
 Inibe a atividade da peptidil transferase. Não e recomendado para pacientes porque também bloqueia  as síntese protéica mitocondrial.
Puromicina

 Procariotos e eucariotos
Ocupa o sítio de A devido a sua semelhança estrutural como o aminoacil-RNAt, provocando a terminação prematura da cadeia polipeptídica.
Cicloeximida
 Eucariotos
Inibe a ação da peptidil transferase

Há um exemplo muito importante de bloqueio da síntese protéica que causa uma doença, a difcteria. Essa doença é ocasionada por uma bactéria (corynebacterium diphteria) que libera uma toxina a qual é codificada por um bacteriógafo. A toxina atua na membrana plasmática das células humanas, impedindo que o ribossomo se transloque e aconteça a síntese protéica na célula infectada. Isso acontece, pois a toxina se fragmenta em dois: A e B. O fragmento B abre poros na membrana facilitando a entrada do fragmento A que entra e bloqueia de certa forma a atividade do ribossomo. O fragmento A tem uma grande afinidade por moléculas de EF-2, responsáveis pela translocação do ribossomo, impedindo assim a síntese protéica. A difcteria tem como conseqüências principais lesões no trato superior do sistema respiratório, espessando a mucosa que facilita o aparecimento de bactérias. Atinge também os vasos sanguíneos e linfáticos, miocárdio e sistema nervoso, podendo levar até a morte. ¹


Referências bibliográficas
1.CARVALHO, H.F. E RECCO-PIMENTEL, S.M. A Célula. 2º edição. Barueri, Editora Manole, 2007.
2.BOLSOVER, Stephem R. Biologia Celular. 2º edição. Rio de Janeiro, Editora Guanabara, 2005.
3.COOPER & HAUSMAN, Geoffrey M. e Robert E. A célula: uma abordagem molecular. 3º edição.São Paulo, Editora Artmed, 2007