DNA e Síntese Proteica

Genética Animal – DNA e síntese proteica
1
DNA E SÍNTESE PROTEICA
→ Estrutura do DNA:
-Molécula polimérica, cujos monômeros denominam-se nucleotídeos.
-Constituição dos nucleotídeos: açúcar pentose (5’-desoxirribose) + base
nitrogenada + ácido fosfórico.
-Dupla hélice.
-Gira 360º a cada 10 pares de bases.
-Compacta-se em estruturas lineares e diversas nos eucariontes, os
cromossomos.
→ Genoma:
Conjunto completo de seqüências de DNA de um organismo. Essas
seqüências pertencem a dois grupos:
▪ Seqüências extra-gênicas
▪ Seqüências que compõe genes
- codificantes → Exon
- não codificantes → Íntron
Genética Animal – DNA e síntese proteica
2
Éxon é um segmento de bases nitrogenadas de um determinado gene
eucarioto que consiste em DNA que codifica para uma seqüência de nucleotídeos
no RNA mensageiro. Um éxon pode codificar aminoácidos de uma proteína.
Geralmente encontra-se adjacente a um segmento de DNA não codificante
chamado íntron.
Já os íntrons são secções de DNA de um gene que não codificam qualquer
parte da proteína produzida pelo gene. Eles separam a sequência constituída pelos
éxons. Os íntrons são também conhecidos pelo termo DNA lixo. O íntron é
inicialmente transcrito na molécula de pré-RNAm, mas depois é eliminado durante o
processo de maturação (ou splicing) do RNA, antes de sair do núcleo celular. Os
íntrons existem principalmente nas células eucarióticas.
O Splicing é um processo que remove os íntrons e junta os éxons durante a
transcrição do RNA. O splicing só ocorre em células eucarióticas, já que o DNA das
células procarióticas não possui íntrons. A RNAsn ou ribozima é responsável pela
clivagem das ligações entre os nucleotídeos.
→ Replicação do DNA:
Genética Animal – DNA e síntese proteica
3
A replicação é um processo no qual cada cadeia de DNA origina duas cadeias
filhas idênticas à ela através de um processo semiconservativo. Este processo
ocorre durante a fase S da interfase.
A replicação inicia-se numa zona da cadeia denominada tripleto de iniciação,
neste local as helicases começam a abrir a cadeia para ambos os lados da origem
quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases complementares,
formando-se um replicão, constituído por duas forquilhas de replicação. Em seguida
a enzima RNA primase liga-se às cadeias de DNA e sintetiza um primer que
consiste numa seqüência de bases de RNA que iniciam a síntese visto que a DNA
polimerase não tem a capacidade de fazê-lo. Após a síntese do primer, a DNA
polimerase continua o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a
extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNA polimerase atua para ambos os lados
da origem de replicação, uma cadeia é sintetizada de modo contínuo,
denominando-se cadeia contínua e a outra parte da cadeia é replicada na direção
contrária à de síntese. Esta cadeia é sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA
primase sintetiza vários primers ao longo da cadeia começando o mais próximo da
origem de replicação e terminando no mais distante e a partir daí formam-se os
fragmentos de Okazaki. Estes são constituídos pelo DNA e entre eles existem os
primers, que são removidos e substituídos por DNA pela ação da DNA polimerase I.
Como a polimerase não consegue estabelecer a ligação entre os nucleotídeos
e os que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se
lacunas entre o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro. Esses nucleotídeos
adjacentes são posteriormente ligados pela DNA ligase. A esta cadeia denomina-se
cadeia descontínua.
Genética Animal – DNA e síntese proteica
4
As partes finais da cadeia de DNA são denominadas telômeros. Estes são
sintetizados pela RNA telomerase por um processo de transcrição inversa, isto é,
esta enzima sintetiza DNA tendo por molde RNA. Durante todo o processo de
replicação atuam outras enzimas entre elas as SSBP (proteína ligante de fita
simples) -impede a rejunção das fitas separadas- e as topoisomerases que têm
como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese.
→ Transcrição:
Transcrição é o processo de formação do RNA a partir do DNA. Esse RNA
formado é o RNAm (RNA mensageiro), que tem a função "informar" ao RNAt (RNA
transportador) a ordem correta dos aminoácidos que originarão proteínas.
O processo é catalisado pela
enzima RNA-polimerase. Essa enzima
rompe as pontes de hidrogênio entre as
bases nitrogenadas dos dois filamentos
de DNA.
A partir deste momento, a enzima
usa uma das fitas de DNA como molde
para construção do RNAm, ligando
bases nitrogenadas de RNA (adenina,
citosina, uracila e guanina) à essa fita
de DNA. Ao se concluir essas ligações,
o processo está completo.
A enzima destaca o filamento de
RNA formado a partir do DNA, e volta a
unir as duas fitas de DNA.
Para a ligação entre a RNApolimerase acontecer são necessários
Fatores de transcrição ou TF em células
eucarióticas.
→ Síntese proteica:
Síntese proteica é um fenômeno relativamente rápido e muito complexo, que
ocorre no interior das células. Este processo tem duas fases: transcrição e a
tradução.
Genética Animal – DNA e síntese proteica
5
◦Transcrição:
Ocorre no interior do núcleo das células e consiste na síntese de uma molécula
de mRNA a partir da leitura da informação contida numa molécula de DNA. Este
processo inicia-se pela ligação de um complexo enzimático (RNA-polimerase) à
molécula de DNA. A RNA-polimerase desfaz a dupla hélice, destruindo as pontes de
hidrogênio que ligam as bases complementares das duas cadeias, afastando-as. A
RNA-polimerase, inicia a síntese de uma molécula de mRNA de acordo com a
complementaridade das bases azotadas. Se, por exemplo, na cadeia do DNA o
nucleotideo for a adenina (A), a RNA-polimerase liga o mRNA ao nucleotideo uracil
(U). Quando a leitura termina, a molécula mRNA separa-se da cadeia do DNA, esta
restabelece as pontes de hidrogênio e a dupla hélice é reconstituída. Porém, nem
todas as seqüências da molécula do DNA codificam aminoácidos. Ao RNA
sintetizado sofre um processamento ou maturação antes de abandonar o núcleo.
Algumas porções do RNA transcrito, os íntrons, vão ser removidas pela enzima
RNAh, e as porções não removidas, os éxons, ligam-se entre si em uma reação
catalisada pela RNA ligase, formando assim um mRNA maturado. O RNA que sofre
este processo de exclusão de porções é designado RNA pré-mensageiro. No final
do processo, o mRNA é constituído apenas pelas seqüências que codificam os
aminoácidos de uma proteína, podendo assim migrar para o citoplasma, onde vai
ocorrer a tradução da mensagem, isto é, a síntese de proteínas.
◦Tradução:
Ocorre no citoplasma, sendo a segunda parte da síntese proteica. Consiste na
leitura do mRNA proveniente do núcleo, da qual surge uma seqüência de
aminoácidos, que constituí a proteína.
Nas moléculas de tRNA apresentam-se cadeias de 75 a 80 ribonucleotídeos
que funcionam como intérpretes da linguagem do mRNA e da linguagem das
proteínas.
O processo da tradução encerra com três etapadas: iniciação, alongamento e
finalização:
-Iniciação:
A subunidade menor do ribossomo liga-se à extremidade 5' do mRNA, esta
desliza ao longo da molécula do mRNA até encontrar o códon de iniciação (AUG). O
tRNA transporta o aminoácido metionina em seu sítio de ligação. A metionina liga-se
ao códon de iniciação por complementaridade. A subunidade maior liga-se à
subunidade menor do ribossomo.
-Alongamento:
Um 2º tRNA leva um aminoácido específico de acordo com o códon.
Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido recém chegado e a
metionina. A enzima Peptidil-Aminoacil-Transferase cataliza a ligação entre os
aminoácidos trazidos pelo tRNA. O ribossomo avança três bases ao longo do mRNA
no sentido 5' → 3', repetindo-se sempre o mesmo processo. Os tRNA que já se
ligaram inicialmente, desprendem-se do mRNA sucessivamente.
-Finalização:
O ribossomo encontra o códon de finalização (UAA, UAG ou UGA) terminando
o alongamento. O último tRNA abandona o ribossomo, as subunidades do
ribossomo separam-se, podendo ser recicladas e por fim, o peptídeo é libertado.
Genética Animal – DNA e síntese proteica
6
→ Referências bibliográficas:
◦ Biologia de olho no mundo do trabalho – Sídio Machado – Editora Scipione –
2003
◦ DNA Segredos & Mistérios – Solange Bento Farah – Editora Sarvier – 1997