Tradução e código genético: do aminoacil-tRNA à parada, e a parada prematura

1. O código genético tem 64 trincas de nucleotídeos: 61 códons de sentido, que codificam aminoácidos, e 3 de parada (UAG, UGA e UAA), que não especificam aminoácido algum. Antes da tradução, uma aminoacil-tRNA sintetase carrega o tRNA com o seu aminoácido cognato, numa reação de duas etapas que consome ATP, e forma o aminoacil-tRNA.
2. Na iniciação, os fatores eIF guiam a montagem do ribossomo 80S no códon de início AUG, com o tRNA iniciador de metionina ligado ao sítio P.
3. Na elongação, o aminoacil-tRNA é levado ao sítio A pela GTPase eEF1A, em complexo ternário com GTP; o pareamento entre o anticódon e o códon do sítio A dispara a hidrólise do GTP, e o tRNA é acomodado no sítio A.
4. Na ligação peptídica, o grupo amino do aminoácido que chegou ataca a ligação éster do peptidil-tRNA no sítio P, e a cadeia em crescimento é transferida para o tRNA do sítio A.
5. O eEF2, uma GTPase, translada o complexo mRNA–tRNA: o tRNA sem aminoácido vai ao sítio E, o peptidil-tRNA passa do A para o P, e o sítio A fica livre para um novo aminoacil-tRNA.
6. O ciclo se repete, três nucleotídeos por passo, até o sítio A receber um códon de parada; em eucariotos um único fator de liberação, o eRF1, reconhece os três códons de parada, e o seu motivo GGQ, no centro peptidil-transferase, promove a liberação do peptídeo.
7. Na reciclagem, o complexo 80S pós-terminação é separado nas subunidades 40S e 60S pela ABCE1, e as subunidades ficam livres para uma nova rodada.

1. Uma mutação sem sentido converte um códon de sentido em um códon de parada prematuro (PTC), o que leva à terminação prematura da tradução e à produção de uma proteína truncada e não funcional.
2. O NMD (decaimento do mRNA mediado por mutação sem sentido) degrada seletivamente os mRNAs que carregam PTC e assegura a qualidade dos transcritos traduzidos; ele é ativado quando o PTC não está no último éxon e fica a pelo menos 50 nucleotídeos a montante da penúltima junção éxon-éxon.
3. Até cerca de 25% dos mRNAs com PTC escapam do NMD e produzem proteínas truncadas, que o controle de qualidade do retículo endoplasmático detecta e remove, em geral por via dependente do proteassoma.
4. Na leitura através (readthrough), o ribossomo ultrapassa o PTC e chega ao códon de parada natural, o que pode restaurar algum nível de função proteica.
5. Na fibrose cística, as mutações sem sentido (p.G542X, p.W1282X, p.R1162X e p.R553X estão entre as mais comuns) estão na classe IB: falta a proteína CFTR, por supressão do mRNA pelo NMD ou por degradação da proteína truncada pelo proteassoma.

O eEF2 é o fator de elongação que promove a translocação dos tRNAs para os sítios E e P; é o ortólogo eucariótico do fator bacteriano EF-G. Um resíduo de histidina conservado na ponta do domínio IV do eEF2 é modificado pós-traducionalmente em diftamida.

A translocação depende do eEF2, e o resíduo de diftamida fica na ponta do domínio IV do fator: é nele que as toxinas atuam. Como a ADP-ribosilação inativa o eEF2 e bloqueia a síntese de proteínas, uma toxina que modifica esse único resíduo interrompe a elongação da célula-alvo.

• mRNA com PTC fora do último éxon e a pelo menos 50 nt a montante da penúltima junção éxon-éxon · O NMD é ativado: o mRNA com PTC é degradado seletivamente, e cai o nível de mRNA disponível para tradução. · O NMD é ativado pela presença de um PTC fora do último éxon e ≥ 50 nt a montante da penúltima junção éxon-éxon, e atua como controle de qualidade dos transcritos traduzidos.
• mRNA com PTC que escapa do NMD (até cerca de 25% dos mRNAs com PTC) · O mRNA é traduzido até o PTC e produz uma proteína truncada, que o controle de qualidade do retículo endoplasmático detecta e remove, em geral por via dependente do proteassoma. · A parada prematura encerra a tradução antes do fim da fase de leitura; o polipeptídeo liberado é truncado e não funcional, e a célula o elimina.
• mRNA com PTC que sofre leitura através (readthrough) · O ribossomo ultrapassa o PTC e chega ao códon de parada natural, o que pode restaurar algum nível de função proteica. · A leitura através é a base dos fármacos que a induzem; um deles, o ataluren (PTC124), mostrou resultados iniciais promissores mas não atingiu os desfechos primários de eficácia nos ensaios de fase III na fibrose cística.

O resíduo de diftamida é ADP-ribosilado pela toxina diftérica, produzida por Corynebacterium diphtheriae, e também pela exotoxina A de Pseudomonas aeruginosa e pela toxina cholix de Vibrio cholerae. A ADP-ribosilação inativa o eEF2, bloqueia a síntese de proteínas e prejudica o crescimento celular.

Em eucariotos, os três códons de parada (UAA, UAG e UGA), que não especificam aminoácido, são reconhecidos por um único fator de liberação, o eRF1; ele não é um tRNA, e é o seu motivo GGQ, no centro peptidil-transferase, que promove a liberação do peptídeo.