Introdução à Genética
Tradução do códon pelo tRNA
É, portanto, uma hipótese natural que o aminoácido seja levado até o molde por uma molécula adaptadora, e que o
adaptador seja a parte que de fato se encaixa no RNA. Em sua forma mais simples, [essa hipótese] necessitaria de
vinte adaptadores, um para cada aminoácido.1
Ele especulou que o adaptador “poderia conter nucleotídios. Isso possibilitaria a sua junção ao molde de RNA por meio do mesmo ‘pareamento’ de bases, conforme observado no DNA”. Além disso, “uma enzima em separado seria necessária para unir cada adaptador ao seu próprio aminoácido”.
Atualmente, sabemos que a “hipótese do adaptador” de Crick está amplamente correta.
De fato, os aminoácidos estão ligados a um adaptador (relembre que os adaptadores constituem uma classe especial de RNA estáveis, denominados RNA transportador). Cada aminoácido se torna unido a um tRNA específico, que em seguida transporta aquele aminoácido até o ribossomo, o complexo molecular que ligará o aminoácido a um polipeptídio em crescimento.
Tradução do códon pelo tRNA
A estrutura do RNA mantém o segredo da especificidade entre um códon de mRNA e o aminoácido que ele designa. A molécula de tRNA unifilamentar apresenta uma forma de folha de trevo, composto por quatro hastes de dupla-hélice e três alças unifilamentares
(Figura 9.6 A). A alça intermediária de cada tRNA é denominada alça do anticódon, tendo em vista que ela transporta uma trinca de nucleotídios denominada anticódon. Essa sequência é complementar ao códon para o aminoácido transportado pelo tRNA. O anticódon no tRNA e o códon no mRNA se ligam por pareamento específico de bases entre os RNA. (Novamente, observamos o princípio da complementaridade de ácidos nucleicos em ação, nesse momento na ligação de dois RNA diferentes.) Tendo em vista que os códons no mRNA são lidos na direção 5′→ 3′, os anticódons estão orientados e
escritos na direção 3′→ 5′, conforme a Figura 9.6 A demonstra.
Os aminoácidos são unidos aos tRNA por meio de enzimas denominadas aminoacil-
tRNA sintetases. Existem 20 dessas enzimas na célula, uma para cada um dos 20 aminoácidos. Cada aminoácido apresenta uma sintetase específica, que o liga apenas àqueles tRNA que reconhecem os códons em relação àquele aminoácido em particular. Para catalisar essa reação, as sintetases apresentam dois sítios de ligação, um para o
aminoácido e o outro para o seu tRNA cognato (Figura 9.7). Um aminoácido é ligado à extremidade 3′ livre de seu tRNA, o aminoácido alanina no caso demonstrado nas
Figuras 9.6 A e 9.7. Diz-se que o tRNA com um aminoácido ligado está carregado.
Um tRNA normalmente existe como uma folha de trevo dobrada em forma de L,
conforme demonstrado na Figura 9.6 B, em vez da folha de trevo “achatada”
demonstrada na Figura 9.6 A. A estrutura tridimensional do tRNA foi determinada com a utilização de cristalografia de raios X. Nos anos desde que essa técnica foi utilizada para deduzir a estrutura da dupla-hélice do DNA, ela tem sido refinada, de modo que atualmente pode ser utilizada para determinar a estrutura de macromoléculas muito complexas, tais como o ribossomo. Embora os tRNA difiram em sua sequência primária de nucleotídios, todos os tRNA se dobram virtualmente na mesma conformação em forma de L, com exceção de diferenças na alça do anticódon e na extremidade aminoacil.
Essa semelhança de estrutura pode ser facilmente observada na Figura 9.8, que demonstra dois tRNA diferentes sobrepostos. A conservação da estrutura nos mostra que a forma é importante para a função do tRNA.
O que aconteceria se o aminoácido errado fosse covalentemente unido a um tRNA?
Um experimento convincente respondeu a essa questão. O experimento utilizou cisteinil-tRNA (tRNACys), o tRNA específico para cisteína. Esse tRNA foi “carregado” com cisteína, o que significa que a cisteína foi ligada ao tRNA. O tRNA carregado foi tratado com hidreto de níquel, que converteu a cisteína (enquanto ainda estava ligada ao tRNACys) em outro aminoácido, alanina, sem afetar o tRNA:
A proteína sintetizada com essa espécie híbrida apresentava alanina sempre que era esperada a cisteína. O experimento demonstrou que os aminoácidos são “analfabetos”; eles são inseridos na posição adequada em virtude de os tRNA “adaptadores” reconhecerem os códons do mRNA e inserirem adequadamente seus aminoácidos ligados. Portanto, a ligação do aminoácido correto ao seu tRNA cognato é uma etapa crítica para assegurar que uma proteína seja sintetizada corretamente. Se o aminoácido errado for ligado, não há como prevenir a sua incorporação em uma cadeia proteica em crescimento.
FIGURA 9.6 A. A estrutura do tRNA da alanina de levedura, demonstrando o anticódon do tRNA ligando-se ao seu códon complementar no mRNA. B. Diagrama da estrutura tridimensional real do tRNA da fenilalanina de levedura.
FIGURA 9.7 Cada aminoacil-tRNA sintetase apresenta bolsões de ligação para um aminoácido específico e seu tRNA cognato. Por este meio, um aminoácido é covalentemente ligado ao tRNA com o anticódon correspondente.