A tradução é o processo pelo qual o código genético carregado pelo mRNA é decodificado pelo ribossomo para sintetizar uma cadeia polipeptídica com uma sequência específica de aminoácidos. É a etapa final no dogma central da biologia molecular.
O Código Genético
O código genético mapeia cada códon de três nucleotídeos para um dos vinte aminoácidos ou um sinal de parada. Dos 64 códons possíveis, 61 especificam aminoácidos e três são códons de parada. O código é degenerado, com a maioria dos aminoácidos codificados por múltiplos códons que tipicamente compartilham as duas primeiras bases. O código é lido sem sobreposição ou pontuação na direção 5’ para 3’. A natureza quase universal do código genético suporta a ancestralidade comum de toda a vida, com apenas pequenas variações encontradas em mitocôndrias e alguns protozoários.
Síntese de Aminoacil-tRNA
A tradução requer que cada aminoácido seja ligado ao seu tRNA correspondente. As aminoacil-tRNA sintetases catalisam esta reação em duas etapas. Primeiro, o aminoácido reage com ATP para formar um intermediário aminoacil-AMP. Segundo, o aminoácido ativado é transferido para a extremidade 3’ do tRNA. Há pelo menos uma sintetase para cada aminoácido, e cada sintetase deve discriminar entre seu aminoácido correto e substratos de tRNA. Mecanismos de edição hidrolisam tRNAs mal carregados, mantendo uma alta fidelidade de cerca de um erro em 10.000.
Estrutura do Ribossomo
O ribossomo é um grande complexo ribonucleoproteico composto por duas subunidades. A subunidade pequena liga o mRNA e fornece o centro de decodificação onde o pareamento códon-anticódon é monitorado. A subunidade grande contém o centro de peptidil transferase, onde ocorre a formação da ligação peptídica, e o túnel de saída através do qual o polipeptídeo nascente emerge. O RNA ribossômico constitui cerca de dois terços da massa do ribossomo e é responsável tanto pela decodificação quanto pela catálise. O rRNA 23S da subunidade grande catalisa a formação da ligação peptídica, tornando o ribossomo um ribozima.
Iniciação da Tradução
A iniciação estabelece a matriz de leitura posicionando o ribossomo no códon de início, geralmente AUG codificando metionina. Em bactérias, a sequência Shine-Dalgarno a montante do códon de início pareia com o rRNA 16S. Os fatores de iniciação IF1, IF2 e IF3 montam a subunidade 30S, mRNA e fMet-tRNA iniciador, e a subunidade 50S se junta mediante hidrólise de GTP.
A iniciação eucariótica é mais complexa. O complexo de ligação à capa eIF4F reconhece a capa 5’, e a subunidade 40S com Met-tRNA iniciador varre ao longo do mRNA até atingir o primeiro AUG em um contexto Kozak favorável. Mais de uma dúzia de fatores de iniciação coordenam este processo, com eIF2-GTP entregando o tRNA iniciador. A fosforilação de eIF2-alfa é um importante mecanismo regulatório que inibe globalmente a tradução durante o estresse.
Elongação
A elongação prossegue através de ciclos repetidos de ligação de aminoacil-tRNA, formação de ligação peptídica e translocação. O fator de elongação EF-Tu em bactérias, ou eEF1A em eucariotos, entrega aminoacil-tRNA ao sítio A de maneira dependente de GTP. O pareamento correto códon-anticódon desencadeia a hidrólise de GTP e liberação do fator. O centro de peptidil transferase catalisa a transferência da cadeia peptídica crescente do tRNA do sítio P para o aminoacil-tRNA no sítio A. EF-G/eEF2 promove a translocação, movendo o ribossomo três nucleotídeos ao longo do mRNA.
Terminação
A terminação ocorre quando um códon de parada entra no sítio A. Fatores de liberação reconhecem códons de parada e desencadeiam a hidrólise da ligação peptidil-tRNA. Em bactérias, RF1 reconhece UAA e UAG, enquanto RF2 reconhece UAA e UGA. Eucariotos usam eRF1, que reconhece todos os três códons de parada, em complexo com eRF3. O ribossomo então se desmonta com a ajuda de fatores de reciclagem ribossômica.
Eventos Pós-Traducionais
O polipeptídeo recém-sintetizado sofre dobramento, frequentemente auxiliado por chaperonas. Sequências-sinal direcionam proteínas para locais celulares específicos, incluindo o retículo endoplasmático, mitocôndrias ou núcleo. A translocação co-traducional entrega proteínas secretadas e de membrana ao RE à medida que são sintetizadas. Numerosas modificações podem ocorrer, incluindo clivagem proteolítica, fosforilação, glicosilação e formação de pontes dissulfeto, antes que a proteína atinja sua forma funcional final.
