Código genético e síntese de proteínas

A tradução ocorre no citoplasma, nos ribossomos, e converte a informação contida no RNA mensageiro (RNAm) em uma sequência de aminoácidos. O RNAm é lido em códons, trincas de bases nitrogenadas, e cada códon corresponde a um aminoácido específico, segundo o código genético, que é degenerado (mais de um códon para o mesmo aminoácido), universal e não ambíguo. O RNA transportador (RNAt) traz o aminoácido correto, pareando seu anticódon com o códon do RNAm, enquanto o ribossomo catalisa a ligação peptídica entre aminoácidos sucessivos.

Há ainda os sítios A, P e E do ribossomo, por onde o RNAt entra, doa o aminoácido e sai, respectivamente. O processo começa no códon de início AUG (metionina), termina nos códons de parada (UAA, UAG, UGA) e consome GTP e ATP, evidenciando seu alto custo energético. Como exemplo concreto, considere um segmento de DNA molde TAC GGA TTC, transcrito em RNAm AUG CCU AAG; a tradução produz a sequência metionina–prolina–lisina, ilustrando a correspondência códon–aminoácido.

O código genético funciona como um dicionário molecular que traduz a linguagem dos nucleotídeos do RNA mensageiro na linguagem dos aminoácidos das proteínas, e a chave dessa tradução é a leitura em trincas chamadas códons, sempre no sentido 5'→3' e sem sobreposição nem vírgulas, o que significa que cada base pertence a um único códon e a leitura começa a partir de um ponto fixo, o códon de iniciação AUG, que também codifica metionina. Essa rigidez na fase de leitura explica por que uma simples inserção ou deleção de uma base desloca todo o quadro de leitura a partir do ponto da mutação, gerando uma proteína completamente diferente a jusante — são as chamadas mutações de frameshift, geralmente devastadoras.

A transcrição é o primeiro passo da expressão gênica e se distingue da replicação por não precisar de primer, copiar apenas um segmento gênico e usar ribonucleotídeos trifosfatados como substrato, dispensando também a fita complementar como produto final. Nos procariontes, um único tipo de RNA-polimerase (com o fator sigma) reconhece o promotor e inicia a transcrição, formando o transcrito primário que já é funcional; nos eucariontes, existem três polimerases: a RNA-polimerase I sintetiza os RNAr maiores, a II os RNAm (e alguns snRNA), e a III os RNAt e o RNAr 5S, cada uma com promotores e fatores de transcrição específicos. O processo tem três fases: iniciação (ligação ao promotor, muitas vezes com TATA box e fatores gerais), elongação (a bolha de transcrição se move, com pareamento A-U, T-A, C-G e G-C) e terminação (depende de sequências como o sinal de poliadenilação em eucariontes).

Dominar esses pontos — tipos de polimerase, fases, processamento e regulação — é decisivo para resolver questões integradas de genética e biologia molecular, que costumam exigir do candidato tanto a identificação correta das enzimas quanto a previsão das consequências de mutações em promotores ou sítios de splicing sobre a proteína final.

O ribossomo funciona como uma ribozima, pois sua atividade catalítica essencial — a formação da ligação peptídica — é exercida pelo RNAr da subunidade maior, e não por proteínas, o que reforça a hipótese do mundo do RNA na origem da vida. Nas bactérias, as subunidades são 50S e 30S, formando o ribossomo 70S; nos eucariotos, são 60S e 40S, compondo o 80S, diferença numérica explorada pela ação seletiva de antibióticos como a estreptomicina e a tetraciclina, que se ligam ao ribossomo 70S e bloqueiam a tradução bacteriana sem afetar o humano. O ciclo da tradução envolve três etapas: iniciação, com a subunidade menor ligada ao RNAm e ao RNAt iniciador no sítio P; elongação, com o RNAt carregado entrando no sítio A, a ligação peptídica transferindo a cadeia para o aminoácido recém-chegado e a translocação deslocando o ribossomo três bases adiante; e término, quando um códon de parada no sítio A recruta fatores de liberação que desmontam o complexo.

O processamento do RNAm é o conjunto de modificações que o transcrito primário (pré-RNAm) sofre no núcleo antes de virar RNAm maduro e sair para tradução. Além do corte e emenda já citados, ocorre a metilação do cap 5' (uma guanina modificada, o 7-metil-guanosina, ligada por ligação trifosfato "invertida" ao primeiro nucleotídeo do transcrito), essencial para proteção contra nucleases, reconhecimento pelo ribossomo e exportação nuclear, e a poliadenilação na extremidade 3', em que uma sequência sinal (AAUAAA) direciona corte e adição de cerca de 200 adeninas, dando estabilidade e ajudando no transporte. O splicing ocorre no spliceossomo, complexo de snRNPs (pequenas ribonucleoproteínas nucleares, U1, U2, U4, U5, U6), que reconhece sítios específicos nas extremidades dos íntrons: o splicing se dá por dois cortes e formação de um intermediário circular (laço).

O splicing alternativo pode pular éxons, reter íntrons ou escolher sítios alternativos de corte, como no gene da calcitonina, que gera o hormônio calcitonina na tireoide e o neuropeptídeo CGRP nos neurônios, dependendo do tipo celular.

A tradução é o momento em que a informação genética deixa de ser uma sequência de bases e se materializa em proteína, e para entender isso a fundo você precisa dominar a leitura do RNAm no sentido 5'→3', sempre em trincas chamadas códons, cada uma especificando um aminoácido segundo o código genético, que é degenerado (mais de um códon para o mesmo aminoácido), mas não ambíguo, e inclui o códon de início AUG, que codifica metionina, e os três códons de parada UAA, UAG e UGA, que não codificam aminoácido algum. O ribossomo funciona como uma verdadeira linha de montagem com três sítios, A, P e E: o RNAt carregado entra no sítio A com seu anticódon pareando com o códon exposto, a ligação peptídica se forma entre o aminoácido recém-chegado e a cadeia que estava no sítio P, e o ribossomo desliza um códon por vez, liberando o RNAt descarregado pelo sítio E.