DNA, RNA e síntese proteica

Uma proteína é formada por aminoácidos, mas a informação que orienta sua sequência está associada a nucleotídeos. A expressão gênica conecta esses dois tipos de molécula por processos diferentes: transcrição e tradução. Confundir os nomes dificulta interpretar até sequências curtas.

Nem todo gene tem uma proteína como produto final. Existem genes cujo produto funcional é RNA, como os envolvidos na produção de RNAs ribossômicos e transportadores. Por isso, a expressão “um gene é uma receita de proteína” funciona como introdução para certos casos, mas não define toda a diversidade dos genes.

DNA e RNA: unidades e diferenças

DNA e RNA são ácidos nucleicos constituídos por nucleotídeos. Cada nucleotídeo reúne açúcar, fosfato e base nitrogenada. O DNA contém desoxirribose; o RNA, ribose. As bases mais usuais do DNA são A, T, C e G; no RNA, aparece U no lugar de T.

A organização celular típica do DNA envolve duas fitas complementares e antiparalelas. A pareia com T e C com G. Moléculas de RNA costumam ser descritas como fita simples, mas podem formar regiões pareadas e estruturas complexas por interações entre partes da própria molécula.

A orientação 5′ e 3′ informa o sentido da cadeia. Ela não é um detalhe decorativo: a sequência complementar precisa ser escrita respeitando o antiparalelismo. Sem indicar a orientação e qual fita foi fornecida, uma questão de transcrição pode ficar ambígua.

Transcrição: produzir RNA a partir de uma fita molde

Na transcrição, uma RNA polimerase utiliza uma fita de DNA como molde para sintetizar RNA. A cadeia nova cresce no sentido 5′ para 3′, enquanto a fita molde é lida no sentido oposto. O RNA formado é complementar ao molde.

A outra fita do DNA, chamada codificadora naquele trecho, tem sequência correspondente à do RNA, com T no lugar de U, quando ambas são escritas no mesmo sentido. Isso não significa que as duas fitas sejam simultaneamente copiadas para produzir aquele mesmo RNA.

Em células eucarióticas, a transcrição de genes nucleares ocorre no núcleo. O RNA precursor de muitos genes codificadores de proteínas passa por processamento, incluindo remoção de íntrons e união de éxons, antes de atuar como RNAm maduro. Transcrever não é montar a cadeia de aminoácidos.

Tradução: ribossomos, códons e RNAt

Na tradução, o ribossomo percorre o RNAm e participa da montagem do polipeptídeo. Cada códon corresponde a uma trinca de bases do RNA. Os RNAs transportadores, associados aos aminoácidos adequados, possuem anticódons que reconhecem códons por pareamento.

O código genético relaciona códons a aminoácidos ou a sinais de parada. Portanto, não é correto afirmar que toda trinca necessariamente acrescenta um aminoácido. Os códons de término sinalizam o encerramento da tradução e não representam um aminoácido adicional.

A tradução possui uma fase de iniciação que estabelece o quadro de leitura. Dividir qualquer sequência em trincas a partir de uma posição arbitrária pode produzir uma leitura errada. Em exercícios, é preciso verificar onde começa o trecho codificador indicado.

Exemplo resolvido: do molde ao produto

Considere a fita molde de DNA escrita como 3′–TAC GGA ATT–5′. A transcrição produz o RNA complementar 5′–AUG CCU UAA–3′. Em cada posição, aplicamos o pareamento adequado, usando uracila no RNA.

Suponha que o exercício forneça AUG = metionina, CCU = prolina e UAA = término, e determine que a tradução começa no AUG mostrado. O produto terá dois aminoácidos: metionina e prolina. A terceira trinca interrompe a tradução, sem adicionar uma terceira unidade.

A fita codificadora correspondente seria 5′–ATG CCT TAA–3′. Ela se parece com o RNA porque é complementar à mesma fita molde, mas permanece sendo DNA. O exemplo exige distinguir sequência semelhante de molécula idêntica.

Degeneração não significa código sem precisão

O código é degenerado porque diferentes códons podem especificar o mesmo aminoácido. Isso não significa que, no código e contexto considerados, qualquer códon possa escolher livremente vários aminoácidos.

Consequentemente, conhecer a sequência de uma proteína geralmente não permite reconstruir uma única sequência exata de DNA. Várias combinações de códons podem produzir a mesma sequência de aminoácidos. Além disso, a sequência proteica não informa por si só regiões regulatórias ou íntrons.

Uma substituição de base pode ser sinônima, alterar um aminoácido ou criar um sinal de término, conforme a posição e a mudança. Não é correto concluir que toda alteração no DNA produz obrigatoriamente uma proteína diferente ou um efeito clínico.

Localização e limites do esquema DNA → RNA → proteína

Procariontes não possuem núcleo delimitado. Neles, a organização espacial da expressão gênica difere do esquema eucariótico nuclear, e transcrição e tradução podem ocorrer de maneira acoplada. Mitocôndrias e cloroplastos também mantêm sistemas próprios para parte de seus produtos.

A replicação copia DNA; a transcrição produz RNA; a tradução produz polipeptídeo. Há processos como transcrição reversa, em que RNA serve de molde para DNA, portanto o esquema introdutório não deve ser apresentado como proibição absoluta de todo fluxo RNA → DNA.

O que ele organiza é a relação entre informação nucleotídica e sequência proteica. Depois da tradução, dobramento e modificações podem ser necessários para a função. Conecte essa etapa ao estudo de proteínas e enzimas: obter uma cadeia e obter uma proteína funcional são partes relacionadas, mas distintas, da expressão gênica.