Replicação, transcrição e tradução são processos que ocorrem com os ácidos nucléicos e que são essenciais para o funcionamento das nossas células. Em tópicos anteriores, já vimos a estrutura geral dos ácidos nucléicos, a estrutura do DNA e sua organização em cromossomos e os diferentes tipos de RNA. Reveja todos esses tópicos para poder compreender melhor os tópicos em seguida.
1) A replicação é a duplicação de uma molécula de DNA. Isso ocorre porque nossas células estão constantemente em divisão, e como todas as células somáticas possuem a mesma quantidade de DNA, precisamos sempre duplicar nosso DNA antes da célula se dividir.
O primeiro passo é o rompimento das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas dos nucleotídeos, permitindo a separação das duas fitas. Esse processo é auxiliado pela enzima DNA helicase. E como a DNA helicase sabe onde ela vai começar a “abrir” o DNA? Nós possuímos em cada cromossomo uma região denominada origem de replicação, composta por uma sequência de nucleotídeos que a DNA helicase reconhece. Então, toda vez que a célula duplica seu DNA, ela começa no mesmo local.
Cada fita de DNA servirá como molde para a síntese de uma nova fita de DNA. Esse é o segundo passo, quando atuam as DNA polimerases. Essas enzimas ligam nucleotídeos que estavam dispersos no núcleo aos nucleotídeos das fitas de DNA, obedecendo às regras de pareamento entre as bases nitrogenadas. Com isso cada dupla fita de DNA nova formada será metade antiga e metade nova, e por isso que se diz que a duplicação do DNA é semiconservativa. Existem outras enzimas que atuam nesse processo, como as DNA primases que adicionam os primeiros nucleotídeos antes da DNA polimerase, além de existirem diversos tipos de DNA polimerases. O interessante é que as polimerases, além de adicionarem os nucleotídeos, possuem a capacidade de verificar se acabaram de cometer erros, a chamada atividade revisora. Mesmo com todo esse cuidado, as polimerases erram e causam muitas das nossas mutações no genoma.
A replicação sempre ocorre em um sentido: 5’- 3’, isso quer dizer que vai do grupo fosfato de um nucleotídeo (que está ligado ao carbono 5’ do açúcar) para o grupo hidroxila de outro (que está ligado ao carbono 3’ do açúcar). Com isso, a polimerase consegue sintetizar uma cadeia de maneira contínua, mas a outra não (as fitas ficam em sentidos antiparalelos). Esta fita retardada é formada aos pouquinhos, e cada fragmento que é formado é dado o nome de fragmento de Okazaki, que foi o pesquisador que os descobriu.
2) A transcrição é um processo onde a informação sai do genoma de DNA para a formação de mRNAs, que comandam toda a maquinaria celular. Como o “idioma” do DNA e do RNA é o mesmo, os nucleotídeos, a informação é transcrita, ou seja, copiada.
No caso da transcrição, a enzima que atua é a RNA polimerase, que também atua no sentido 5’-3’, mas que não precisa da enzima primase para iniciar a polimerização. Essa enzima não possui atividade revisora, mas isso não é um grande problema, pois um erro em uma molécula de RNA produzirá algumas proteínas defeituosas, ao contrário de um erro no DNA. Uma das fitas de DNA aberta serve de molde para a síntese de uma cadeira de RNA mensageiro complementar a fita molde, e que codifica pra um gene que será expresso na forma de proteína. E como a RNA polimerase sabe onde começar? A maioria dos nossos genes possuem regiões que controlam sua própria expressão, os promotores. Os promotores são sequências de nucleotídeos onde se ligam moléculas que inibem ou ativam a transcrição. Serve também, como ponto de ligação de um complexo de proteínas que auxiliam a RNA polimerase a se ligar e agir.
Um fenômeno interessante é o splicing alternativo que ocorre no processamento do mRNA ainda no núcleo. Nesse processo algumas partes não importantes para a proteína a ser formada são retiradas (íntrons), bem como é permitida a combinação entre o restante do mRNA (éxons), formando várias proteínas diferentes a partir de uma mesma molécula de mRNA.
3) A Tradução é o processo final de cascata, que ocorre nos ribossomos, livres ou no retículo endoplasmático. As moléculas de RNA são críticas nesse momento, pois são elas que fazem a ponte entre a sequência dos nucleotídeos no DNA e o “idioma” das proteínas, os aminoácidos.
Uma molécula de mRNA já processada é exportada para o citoplasma, onde se liga aos ribossomos. Lembre-se que os ribossomos, além de proteínas, são formados por moléculas de rRNA. Nos ribossomos, além do sítio para a ligação do mRNA, existem sítios para a ligação dos tRNAs, que se ligam aos nucleotídeos do mRNA. No ribossomo ocorre então a ligação entre os aminoácidos de vários tRNAs diferentes até a formação da cadeia polipeptídica, ou seja, da proteína.
Cada três letras (nucleotídeos) no DNA correspondem a uma letra (aminoácido) na proteína final, e algumas combinações diferentes de letras do DNA resultam na mesma letra da proteína, como se fossem palavras sinônimas. Por causa desse fenômeno é dito que o código genético é degenerado.
As proteínas então seguirão suas funções na célula até serem degradadas. Quando são necessárias novas enzimas, a célula novamente transcreve e traduz.
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