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tRNA

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de tRNA

Transferir RNAs ou TRNAs são moléculas que atuam como portadores temporários de aminoácidos, trazendo os aminoácidos apropriados para o ribossomo com base na sequência de nucleotídeos do RNA (mRNA) mensageiro. Dessa maneira, eles atuam como os intermediários entre sequências de nucleotídeos e aminoácidos.

Os tRNAs são ácidos ribonucleicos e, portanto, capazes de formar ligações de hidrogênio com mRNA. Além disso, eles também podem formar ligações éster com aminoácidos e, portanto, podem reunir fisicamente o mRNA e os aminoácidos durante o processo de tradução. Eles combinam com o mRNA de maneira complementar e antiparalela, e cada tRNA pode basear o par com um trecho de três nucleotídeos no mRNA. Esses conjuntos de três nucleotídeos no mRNA são chamados códons e a sequência correspondente no tRNA é chamada de anticódon. O emparelhamento de bases entre o códon e o anticódon traz especificidade ao processo de tradução. Em uma extremidade do tRNA, um aminoácido apropriado é ligado ao seu grupo hidroxil 3 ‘baseado no anticódon e o ribossomo catalisa a formação de uma ligação peptídica entre esse aminoácido e a cadeia polipeptídica alongada.

estrutura e função tRNA

Os RNAs de transferência são codificados por vários genes e geralmente são moléculas curtas, entre 70-90 nucleotídeos (5 nm) de comprimento. As duas partes mais importantes de um tRNA são o seu anticódon e o grupo hidroxila 3 ‘terminal, que pode formar uma ligação éster com um aminoácido. No entanto, existem outros aspectos na estrutura de um tRNA, como o braço D e o braço T, que contribuem para seu alto nível de especificidade e eficiência. Apenas 1 em 10.000 aminoácidos está incorretamente ligado a um tRNA, que é um número notável, dadas as semelhanças químicas entre muitos aminoácidos.

Os RNAs de transferência têm um esqueleto de fosfato de açúcar, como todos os outros ácidos nucleicos celulares e a orientação do açúcar de ribose gera direcionalidade na molécula. Uma extremidade do RNA possui um grupo de fosfato reativo ligado ao quinto átomo de carbono da ribose, enquanto a outra extremidade possui um grupo hidroxila livre no terceiro átomo de carbono. Isso dá origem às extremidades 5 ‘e 3’ do RNA, uma vez que todos os outros grupos fosfato e hidroxila estão envolvidos nas ligações fosfodiestres no ácido nucleico.

As três últimas bases na extremidade 3 ‘do tRNA são sempre CCA – duas citosinas seguidas por uma base de adenina. Esse trecho faz parte do braço aceitador da molécula, onde um aminoácido é covalentemente ligado ao grupo hidroxila no açúcar ribose do nucleotídeo de adenina terminal. O braço aceitador também contém partes da extremidade 5 ‘do tRNA, com um alongamento de 7-9 nucleotídeos de extremidades opostas do emparelhamento de bases da molécula entre si.

O loop anticódon, que combina com o mRNA, determina qual aminoácido está ligado ao caule aceitador. O loop anticódon é reconhecido pela aminoacil tRNA sintetase (AATS), a enzima que liga quimicamente um tRNA a um aminoácido através de uma ligação de alta energia. Aats ‘lê’ o anticódon e também reconhece o braço D localizado a jusante da extremidade 5 ‘do tRNA.

O braço D é feito de uma região de haste de fita dupla formada por emparelhamento de bases internas, bem como uma estrutura de loop de nucleotídeos não pareados. O braço D é uma região altamente variável e desempenha um papel importante na estabilização da estrutura terciária do RNA e também influencia a cinética e a precisão da tradução no ribossomo.

A outra estrutura que influencia o papel do tRNA na tradução é o braço T. Semelhante ao braço D, ele contém um trecho de nucleotídeos que se baseiam em par um com o outro e um loop que é falhado único. A região emparelhada é chamada de ‘caule’ e contém principalmente 5 pares de bases. O loop contém bases modificadas e também é chamado de braço TψC, para especificar os resíduos de presença timidina, pseudouridina e citidina (bases modificadas). As moléculas de tRNA são incomuns no contendo um alto número de bases modificadas, além de contendo timidina, geralmente observadas apenas no DNA. O braço T está envolvido na interação do tRNA com o ribossomo.

Finalmente, um braço variável contendo menos de 20 nucleotídeos está situado entre o loop anticódon e o braço T. Ele desempenha um papel no reconhecimento do TRNA da AATS, mas pode estar ausente em algumas espécies.

Diz-se que a estrutura secundária do tRNA contendo a região aceitadora, os armas D e T e o loop anticódon se assemelham a uma folha de trevo. Depois que o RNA se dobra em sua estrutura terciária, é em forma de L, com o caule aceitador e o braço T formando uma hélice estendida e o loop anticódon e o braço D da mesma forma fabricando outra hélice estendida. Essas duas hélices se alinham perpendicularmente uma à outra de uma maneira que traga o braço D e o braço T à proximidade, enquanto o loop anticódon e o braço aceitador são posicionados em extremidades opostas da molécula.

Nesta imagem, a região de 3 ‘CCA está em amarelo, o braço aceitador está em roxo, o loop variável em laranja, o braço D está em vermelho, o braço T em verde e o loop anticódon está em azul.

Tipos de tRNA

Um tRNA pode ser classificado com base no aminoácido que carrega, dando origem a 20 tRNAs diferentes. Como alternativa, eles também podem ser agrupados com base em seu anticódon. Existem 64 códons possíveis decorrentes de uma combinação de quatro nucleotídeos. Destes, 3 são códons de parada que sinalizam o fim da tradução. Isso dá origem a uma situação em que um aminoácido é representado por vários códons e pelos AATs, bem como os TRNAs precisam acomodar essa redundância. No entanto, muito poucas espécies têm exatamente 61 tRNAs, o que dá origem à questão de como todo códon é reconhecido por um tRNA específico. Em muitas espécies, o número excede em muito 61 e os TRNAs diferentes que transportam o mesmo anticódon podem exibir eficiência variável na tradução, adicionando uma camada de regulação ao processo de síntese de proteínas.

Os TRNAs interagem com os códons no mRNA através de seu loop anticódon. O emparelhamento de bases entre o códon e o anticódon garante especificidade durante a tradução. No entanto, a primeira base do anticódon, que combina com a ‘oscilação’ ou a terceira posição em um códon, é frequentemente modificada para permitir que o tRNA seja a ligação de hidrogênio com três, em vez de uma base. Assim, um único tRNA tem a opção de reconhecer e emparelhamento de bases com três códons, que codificam o mesmo aminoácido. Existem 20 AATs, um para cada aminoácido. Esse grupo de enzimas pode reconhecer todos os anticodontes representando um aminoácido específico e, portanto, atua como o segundo braço da maquinaria que lida com redundância do código genético.

Finalmente, essas moléculas também podem ser classificadas em três categorias-aquelas que transportam aminoácidos canônicos ligados ao tRNA correto, aqueles que estão incorretamente presos e aqueles que transportam aminoácidos modificados, como a selenocisteína para o alongamento não canônico.

Modificação pós-transcricional de tRNA

Existem quase 500 genes que codificam TRNAs no genoma humano e 300 fragmentos de genes associados a esse RNA. Esses genes são transcritos pela RNA polimerase III e a transcrição sofre uma extensa modificação, especialmente em eucariotos. Os íntrons são emendados, o limite intron-exon é acionado por endonucleases, as extremidades 5 ‘e 3’ do RNA são processadas e as enzimas adicionam os resíduos de CCA terminais à extremidade 3 ‘do tRNA. Os resíduos da CCA podem se tornar aminoacilados no próprio núcleo e esse tRNA carregado poderia ser exportado do núcleo.

Além disso, muitas bases no tRNA também são modificadas, especialmente pela metilação (adição de um grupo metil) e desamidação (remoção de um grupo amida). Particularmente, a primeira base do anticódon que combina com a posição ‘Wobble’ no códon é modificada para permitir tipos incomuns de emparelhamento de bases. A adenina pode ser modificada para formar inosina, que expande as possibilidades de emparelhamento para incluir uracil, citosina e adenina. A pseudouridina é outra base modificada comum, derivada de resíduos de uridina através de isomerização mediada por enzima. Diz-se que desempenha um papel na integridade estrutural da molécula de tRNA, estando envolvida no enrijecimento da espinha dorsal do fosfato de açúcar e também influencia o empilhamento da base das regiões proximais. A lisidina é uma base incomum formada quando um aminoácido de lisina é ligado ao resíduo de citidina. A lisidina combina especificamente com a adenosina, uma propriedade usada pelo tRNA da isoleucina para garantir a especificidade da tradução.

As AATs ligam o aminoácido apropriado às moléculas de tRNA com base no seu anticódon. Essas enzimas contêm locais de ligação para o aminoácido, tRNA e ATP e hidrolisos de ATP para ampliar e conectar o aminoácido ao açúcar ribose do último nucleotídeo no tRNA. O tRNA agora é considerado “carregado” e pode participar das reações de sintetização de proteínas no ribossomo. Essa reação geralmente ocorre no citoplasma, embora também tenha sido observada no núcleo.

A enzima se liga a muitas regiões do tRNA para garantir alta especificidade na reação e até revisar sua própria reação, uma vez que muitos aminoácidos têm estruturas semelhantes.

O tRNA maduro liga os fatores de exportação específicos que o exportam do núcleo, usando o sistema RANGTP. O braço aceitador e o braço T desempenham um papel importante nesse processo, e há uma extensa interação entre os fatores de exportação e a molécula de RNA, permitindo que apenas os TRNAs completos e completos se movessem para o citoplasma.

interação tRNA com ribossomo

O ribossomo contém três regiões importantes – o local P (peptidil) contendo o polipeptídeo crescente, o local A (aceitador) que recebe um novo tRNA carregado e o local E (saída) através do qual um tRNA desacilado deixa o ribossomo. Esses sites abrangem as subunidades do ribossomo e são denotados como locais P/P ou A/A, com a primeira letra referente ao local na subunidade menor. Por exemplo, o local P/P se liga ao tRNA ancorando uma cadeia polipeptídica enquanto o local A/A ancora um tRNA carregado de entrada. O peptidil-tRNA no local P/P transfere o polipeptídeo crescente para o tRNA no local A/A e passa por desacilação. Para continuar o processo de tradução, o ribossomo avança por um códon, fazendo o tRNA no local da P/P mudar para uma configuração transitória de P/E e, em seguida, para o local E/E antes de deixar o ribossomo. Da mesma forma, o tRNA no local A/A adota uma conformação de ligação a/p temporária antes de se estabelecer no local P/P, pronta para o próximo aminoácido continuar a tradução.

Termos de biologia relacionados

  • Antiparalelo-Paralelo, mas em direções opostas, como os dois espinhos de açúcar-fosfato de uma molécula de DNA.
  • Complementaridade – Propriedade de bases nitrogenadas em ácidos nucleicos para formar ligações específicas e estáveis de hidrogênio com outras bases de nitrogênio. Por exemplo, a interação entre adenina e timina é através da ligação complementar de hidrogênio.
  • Introns-partes de uma molécula de RNA que são removidas pós-transcricionalmente.
  • Transcrição – O processo de geração de uma molécula de RNA a partir de um modelo de DNA.

Questionário

1. Qual destes é uma estrutura encontrada nos TRNAs? A. Alto anticódon B. códons C. AATS D. Todos os itens acima

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. Somente o loop anticódon é encontrado nos TRNAs. Os códons são encontrados em mRNAs e AATs são enzimas, não partes de uma molécula de RNA.

2. Quais desses resíduos modificados são encontrados nos TRNAs? A. Pseudouridina B. timidina C. citidina D. todos os itens acima

Resposta à pergunta nº 2

D está correto. Os RNAs de transferência contêm várias bases modificadas e essas modificações são essenciais para o seu funcionamento adequado. Até agora, eles são a única classe de moléculas de RNA conhecidas por conter timidina, normalmente vistas apenas no DNA. A pseudouridina e a citidina são comumente vistas no braço T do tRNA.

3. Qual dessas bases modificadas é derivada da adenina? A. adenosina B. inosina C. citidina D. todos os itens acima

Resposta à pergunta nº 3

B está correto. A inosina é derivada da adenina. No entanto, tecnicamente, pode -se dizer que a adenosina é derivada da adenina, ela não é considerada uma base “modificada”. O nucleotídeo da citidina é formado quando a citosina é ligada a um açúcar de ribose fosforilado.

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