A tradução é o processo pelo qual a informação genética contida no RNA mensageiro (mRNA) é convertida em uma sequência de aminoácidos para formar uma proteína funcional. Em procariontes, a tradução pode começar assim que o RNA tenha emergido da RNA polimerase e haja espaço suficiente para acomodar um ribossomo. Neste artigo, vamos explorar o processo de iniciação da tradução em procariontes em detalhes.
O Papel do Subunidade Ribossômica Pequena
O processo de iniciação da tradução em procariontes começa com a subunidade ribossômica pequena (30S), que se liga ao mRNA solto e começa a escaneá-lo em busca de uma sequência de reconhecimento chamada sequência Shine-Dalgarno. Essa sequência é reconhecida pelo RNA ribossômico da subunidade ribossômica pequena, que posiciona a subunidade ao redor do códon de início AUG. Esse processo é facilitado por fatores de iniciação.
Fatores de Iniciação
Existem vários fatores de iniciação envolvidos no processo de iniciação da tradução em procariontes. O fator de iniciação IF-1 se liga ao sítio A do ribossomo, impedindo a entrada de novas moléculas de aminoacil-tRNA antes que o ribossomo esteja completamente montado. Ele também facilita a montagem e estabilização do complexo de iniciação. O fator de iniciação IF-3 é necessário para permitir que a subunidade ribossômica pequena se ligue ao mRNA. Uma vez que isso tenha ocorrido, o fator de iniciação IF-2-GTP chega ao local, transportando o aminoacil-tRNA iniciador. Esse tRNA se posiciona no sítio P, com o anticódon alinhado ao códon de início AUG do mRNA. A hidrólise do GTP ligado ao IF-2 e a liberação de todos os fatores de iniciação são necessárias para permitir que a subunidade ribossômica grande se ligue à subunidade ribossômica pequena e forme o ribossomo completo e funcional.
Adição de Aminoácidos à Cadeia Polipeptídica
Um equívoco comum é pensar que o novo aminoácido trazido ao ribossomo é adicionado à cadeia polipeptídica em crescimento. Na verdade, o mecanismo é exatamente o oposto: a cadeia polipeptídica é adicionada ao novo aminoácido. Esse processo começa a partir do segundo aminoácido a ser adicionado a uma nova proteína. O primeiro aminoácido, uma metionina, é trazido juntamente com o fator de iniciação IF-2 e o tRNA iniciador. O novo aminoacil-tRNA é escoltado pelo fator de elongação EF-Tu, que carrega um GTP. Uma vez que o aa-tRNA esteja no local, o EF-Tu hidrolisa o GTP e se dissocia do aminoacil-tRNA e do ribossomo.
Acoplamento Simultâneo de Dois tRNAs
Durante muito tempo, houve um mistério em torno do acoplamento simultâneo de dois tRNAs em codons imediatamente adjacentes do mRNA. Sob condições normais, não deveria haver espaço suficiente, já que os tRNAs são bastante volumosos e um deveria obstruir o outro para alcançar o mRNA e fazer uma correspondência entre o códon e o anticódon. Esse problema foi finalmente esclarecido em 2001, com exames de cristalografia de raios-X mostrando uma curvatura no mRNA entre o códon no sítio P e o códon no sítio A. Essa curvatura coloca os dois tRNAs associados em ângulos ligeiramente diferentes e cria espaço suficiente para que ambos mantenham ligações de hidrogênio com o mRNA.
Formação do Complexo Codon-Anticodon
Quando um novo aminoacil-tRNA cai no sítio A do ribossomo, o anticódon se alinha com o códon do mRNA. Se não houver complementaridade, o aminoacil-tRNA logo sai do sítio para ser substituído por outro candidato. No entanto, se houver complementaridade (ou algo próximo, lembrando a ideia de wobble), ocorrem ligações de hidrogênio entre o códon e o anticódon, o tRNA muda de conformação, o que altera a conformação do EF-Tu, causando a hidrólise do GTP em GDP + Pi e a liberação do aa-tRNA. A interação códon-anticódon é estável o suficiente para que a atividade catalítica do ribossomo hidrolyze a ligação entre a metionina e o tRNAf no sítio P e anexe a metionina ao novo aminoácido com uma ligação peptídica no sítio A. O novo aminoácido ainda está ligado ao seu tRNA, e à medida que esse processo ocorre, o ribossomo muda de posição em relação ao mRNA e aos tRNAs. Isso coloca o tRNAf agora vazio (sem aminoácido ligado) no sítio E, o tRNAaa no sítio P, ligado ao aminoácido que está ligado à metionina, e o sítio A está novamente aberto para a entrada de um novo tRNA.
Terminação da Tradução
Não há tRNA com um anticódon para o códon de parada. Em vez disso, existem fatores de liberação que se encaixam no sítio A do ribossomo, se ligam ao códon de parada e ativam o ribossomo para cortar a ligação entre a cadeia polipeptídica e o último tRNA. Dependendo do códon de parada presente, o RF1 (reconhece UAA ou UAG) ou o RF2 (para UAA ou UGA) entra primeiro no sítio A. O RF1 ou RF2 se complexa com o RF3, que está envolvido na liberação subsequente do complexo RF do sítio A. Isso é necessário porque, uma vez que a polipeptídeo tenha sido liberada do ribossomo, o mRNA também deve ser liberado. O fator de liberação do ribossomo (RRF) também se liga ao sítio A, o que causa uma mudança conformacional no ribossomo, liberando o tRNA anterior e agora vazio. Por fim, o EF-G se liga ao RRF e, com a hidrólise do GTP, causa a dissociação do ribossomo em subunidades grandes e pequenas separadas. É importante ressaltar que é a combinação de EF-G/RRF que causa a dissociação; o EF-G sozinho desempenha um papel diferente no movimento do ribossomo quando não está no códon de parada.
Esperamos que este artigo tenha fornecido uma visão detalhada do processo de iniciação da tradução em procariontes. A compreensão desses mecanismos é fundamental para a compreensão da síntese de proteínas e da regulação genética em organismos procariontes.