A síntese de proteínas é um processo muito importante. É ele quem ajuda nosso corpo a crescer e se desenvolver. Envolve muitas estruturas celulares. Afinal, primeiro você precisa entender o que exatamente vamos sintetizar.
Qual proteína precisa ser construída no momento - as enzimas são responsáveis por isso. Eles recebem sinais da célula sobre a necessidade de uma determinada proteína, após o que sua síntese começa.
Onde ocorre a síntese de proteínas
Em qualquer célula, o principal local de biossíntese de proteínas é o ribossomo. É uma grande macromolécula com uma estrutura assimétrica complexa. É constituído por RNA (ácidos ribonucleicos) e proteínas. Os ribossomos podem ser localizados isoladamente. Mas na maioria das vezes eles são combinados com EPS, o que facilita a classificação e o transporte subsequentes de proteínas.
Se os ribossomos ficam no retículo endoplasmático, é chamado de ER rugoso. Quando a tradução é intensa, vários ribossomos podem se mover ao longo de um modelo de uma só vez. Eles seguem um ao outro e não interferem em outras organelas.
O que é necessário para a sínteseesquilo
Para que o processo prossiga, é necessário que todos os principais componentes do sistema de síntese de proteínas estejam no lugar:
- Um programa que define a ordem dos resíduos de aminoácidos na cadeia, ou seja, o mRNA, que transferirá essa informação do DNA para os ribossomos.
- Material de aminoácidos a partir do qual uma nova molécula será construída.
- tRNA, que entregará cada aminoácido ao ribossomo, participará da decifração do código genético.
- Aminoacil-tRNA sintetase.
- Ribossomo é o principal local de biossíntese de proteínas.
- Energia.
- Íons de magnésio.
- Fatores proteicos (cada estágio tem o seu).
Agora vamos ver cada um deles com mais detalhes e descobrir como as proteínas são criadas. O mecanismo de biossíntese é muito interessante, todos os componentes agem de maneira incomumente coordenada.
Programa de síntese, busca de matriz
Todas as informações sobre quais proteínas nosso corpo pode construir estão contidas no DNA. O ácido desoxirribonucleico é usado para armazenar informações genéticas. Está firmemente empacotado nos cromossomos e está localizado na célula no núcleo (se estamos falando de eucariotos) ou flutua no citoplasma (nos procariontes).
Após a pesquisa do DNA e o reconhecimento de seu papel genético, ficou claro que não é um modelo direto para tradução. As observações levaram a sugestões de que o RNA está associado à síntese de proteínas. Os cientistas decidiram que deveria ser um intermediário, transferir informações do DNA para os ribossomos, servir de matriz.
Ao mesmo tempo, haviaos ribossomos são abertos, seu RNA compõe a grande maioria do ácido ribonucleico celular. Para verificar se é uma matriz para a síntese de proteínas, A. N. Belozersky e A. S. Spirin em 1956-1957. realizou uma análise comparativa da composição de ácidos nucleicos em um grande número de microrganismos.
Foi assumido que, se a ideia do esquema "DNA-rRNA-proteína" estiver correta, a composição do RNA total mudará da mesma maneira que o DNA. Mas, apesar das enormes diferenças de ácido desoxirribonucleico em diferentes espécies, a composição do ácido ribonucleico total foi semelhante em todas as bactérias consideradas. A partir disso, os cientistas concluíram que o principal RNA celular (ou seja, o ribossomal) não é um intermediário direto entre o portador da informação genética e a proteína.
Descoberta de mRNA
Mais tarde descobriu-se que uma pequena fração do RNA repete a composição do DNA e pode servir como intermediário. Em 1956, E. Volkin e F. Astrachan estudaram o processo de síntese de RNA em bactérias infectadas com o bacteriófago T2. Depois de entrar na célula, ele muda para a síntese de proteínas fágicas. Ao mesmo tempo, a parte principal do RNA não mudou. Mas na célula começou a síntese de uma pequena fração de RNA metabolicamente instável, cuja sequência de nucleotídeos era semelhante à composição do DNA do fago.
Em 1961, esta pequena fração de ácido ribonucleico foi isolada da massa total de RNA. A evidência de sua função mediadora foi obtida a partir de experimentos. Após a infecção das células com o fago T4, formou-se novo mRNA. Ela se conectou com os velhos mestresribossomos (nenhum novo ribossomo é encontrado após a infecção), que começou a sintetizar proteínas fágicas. Descobriu-se que este "RNA semelhante ao DNA" é complementar a uma das fitas de DNA do fago.
Em 1961, F. Jacob e J. Monod sugeriram que esse RNA carrega informações dos genes para os ribossomos e é uma matriz para o arranjo sequencial de aminoácidos durante a síntese de proteínas.
A transferência de informação para o sítio de síntese proteica é realizada pelo mRNA. O processo de leitura de informações do DNA e criação de RNA mensageiro é chamado de transcrição. Depois disso, o RNA sofre uma série de mudanças adicionais, isso é chamado de "processamento". No decorrer dele, certas seções podem ser cortadas do ácido ribonucleico da matriz. Então o mRNA vai para os ribossomos.
Material de construção para proteínas: aminoácidos
Existem 20 aminoácidos no total, alguns deles são essenciais, ou seja, o corpo não consegue sintetizá-los. Se algum ácido na célula não for suficiente, isso pode levar a uma desaceleração na tradução ou até mesmo a uma parada completa do processo. A presença de cada aminoácido em quantidade suficiente é o principal requisito para que a biossíntese de proteínas ocorra corretamente.
Os cientistas obtiveram informações gerais sobre aminoácidos no século XIX. Então, em 1820, os dois primeiros aminoácidos, glicina e leucina, foram isolados.
A sequência desses monômeros em uma proteína (a chamada estrutura primária) determina completamente seus próximos níveis de organização e, portanto, suas propriedades físicas e químicas.
Transporte de aminoácidos: tRNA e aa-tRNA sintetase
Mas os aminoácidos não podem se construir em uma cadeia de proteínas. Para que eles cheguem ao local principal da biossíntese de proteínas, é necessário o RNA de transferência.
Cada aa-tRNA sintetase reconhece apenas seu próprio aminoácido e apenas o tRNA ao qual deve estar ligado. Acontece que esta família de enzimas inclui 20 variedades de sintetases. Resta dizer que os aminoácidos estão ligados ao tRNA, mais precisamente, à sua "cauda" aceptora de hidroxila. Cada ácido deve ter seu próprio RNA de transferência. Isso é monitorado pela aminoacil-tRNA sintetase. Ele não apenas combina os aminoácidos com o transporte correto, mas também regula a reação de ligação do éster.
Após uma reação de fixação bem-sucedida, o tRNA vai para o local da síntese de proteínas. Isso encerra os processos preparatórios e a transmissão começa. Considere os principais passos na biossíntese de proteínas :
- iniciação;
- alongamento;
- terminação.
Passos de síntese: iniciação
Como ocorre a biossíntese de proteínas e sua regulação? Os cientistas vêm tentando descobrir isso há muito tempo. Inúmeras hipóteses foram levantadas, mas quanto mais moderno o equipamento se tornava, melhor começamos a entender os princípios da radiodifusão.
O ribossomo, o principal local de biossíntese de proteínas, começa a ler o mRNA a partir do ponto em que começa sua parte que codifica a cadeia polipeptídica. Este ponto está localizado em um determinadolonge do início do RNA mensageiro. O ribossomo deve reconhecer o ponto no mRNA a partir do qual a leitura começa e se conectar a ele.
Iniciação - um conjunto de eventos que fornecem o início da transmissão. Envolve proteínas (fatores de iniciação), tRNA iniciador e um códon iniciador especial. Nesse estágio, a pequena subunidade do ribossomo se liga às proteínas de iniciação. Eles impedem que ele entre em contato com a subunidade grande. Mas eles permitem que você se conecte com o iniciador tRNA e GTP.
Então esse complexo "fica" no mRNA, exatamente no local que é reconhecido por um dos fatores de iniciação. Não pode haver engano, e o ribossomo inicia sua jornada pelo RNA mensageiro, lendo seus códons.
Assim que o complexo atinge o códon de iniciação (AUG), a subunidade para de se mover e, com a ajuda de outros fatores proteicos, liga-se à subunidade maior do ribossomo.
Passos de síntese: alongamento
A leitura de mRNA envolve a síntese sequencial de uma cadeia proteica por um polipeptídeo. Ele prossegue adicionando um resíduo de aminoácido após o outro à molécula em construção.
Cada novo resíduo de aminoácido é adicionado à extremidade carboxila do peptídeo, o C-terminal está crescendo.
Passos de síntese: terminação
Quando o ribossomo atinge o códon de terminação do RNA mensageiro, a síntese da cadeia polipeptídica para. Na sua presença, a organela não pode aceitar nenhum tRNA. Em vez disso, os fatores de rescisão entram em jogo. Eles liberam a proteína finalizada do ribossomo parado.
DepoisApós o término da tradução, o ribossomo pode deixar o mRNA ou continuar a deslizar ao longo dele sem traduzir.
O encontro do ribossomo com um novo códon de iniciação (na mesma fita durante a continuação do movimento ou em um novo mRNA) levará a uma nova iniciação.
Depois que a molécula finalizada deixa o local principal de biossíntese de proteínas, ela é marcada e enviada ao seu destino. As funções que ele desempenhará dependem de sua estrutura.
Controle de processo
Dependendo de suas necessidades, a célula controlará independentemente a transmissão. A regulação da biossíntese de proteínas é uma função muito importante. Isso pode ser feito de várias maneiras.
Se uma célula não precisar de algum tipo de composto, ela interromperá a biossíntese de RNA - a biossíntese de proteínas também deixará de acontecer. Afinal, sem uma matriz, todo o processo não começará. E os mRNAs antigos decaem rapidamente.
Há outra regulação da biossíntese de proteínas: a célula cria enzimas que interferem na fase de iniciação. Eles interferem na tradução, mesmo que a matriz de leitura esteja disponível.
O segundo método é necessário quando a síntese de proteínas precisa ser desligada agora. O primeiro método envolve a continuação da tradução lenta por algum tempo após a interrupção da síntese de mRNA.
Uma célula é um sistema muito complexo em que tudo é mantido em equilíbrio e o trabalho preciso de cada molécula. É importante conhecer os princípios de cada processo que ocorre na célula. Assim podemos entender melhor o que está acontecendo nos tecidos e no corpo como um todo.
