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A incrível jornada dos genes às proteínas: você conhece os segredos por trás disso?
No mundo microscópico da vida, a relação entre genes e proteínas parece ser uma jornada maravilhosa. Os genes, como unidades básicas da hereditariedade, determinam o desenvolvimento e a função dos organismos, enquanto as proteínas são as formas específicas de expressão desses genes. Como a informação genética no DNA é transformada em proteínas poderosas esconde muitos mistérios científicos e processos maravilhosos.
Um produto genético é uma substância bioquímica, RNA ou proteína, produzida pela expressão genética.
Um gene é definido como "uma unidade hereditária de DNA necessária para a produção de um produto funcional". Cada gene passa pelo processo de transcrição e tradução para finalmente formar um produto que pode funcionar na célula. Um desses produtos é o RNA. Muitas pessoas podem não saber que muitas moléculas de RNA não codificam proteínas, mas elas são igualmente indispensáveis para o funcionamento das células. De acordo com sua classificação, as funções do RNA incluem auxiliar na síntese de proteínas, catalisar reações e regular vários processos.
Durante essa jornada, RNAs funcionais como o RNA mensageiro (mRNA), o RNA transportador (tRNA) e o RNA ribossômico (rRNA) desempenham papéis importantes. O MRA carrega instruções para sintetizar proteínas, o tRNA ajuda a adicionar os aminoácidos corretos à cadeia polipeptídica e o rRNA é o principal componente do ribossomo e é responsável por orientar a síntese de proteínas.
Além disso, existem alguns RNAs funcionais, como os microRNAs (miRNAs), que participam da regulação inibindo a tradução.
Essas moléculas de miRNA impedem a tradução ao se ligarem a sequências complementares de mRNA alvo. O RNA de interferência curto (siRNA) desempenha um papel regulador negativo na regulação da expressão gênica. Eles se ligam a sequências de DNA alvo por meio do complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC) para impedir a transcrição de mRNA específico.
Produtos proteicosDepois que o RNA é transcrito, o próximo estágio é a tradução, que é o processo de formação de proteínas. Em suma, a estrutura da proteína inclui quatro elementos: estrutura primária, estrutura secundária, estrutura terciária e estrutura quaternária. A sequência linear de aminoácidos é chamada de estrutura primária, e a ação das ligações de hidrogênio faz com que os aminoácidos na estrutura primária formem uma α-hélice ou β-dobra estável, que é a formação da estrutura secundária. A estrutura terciária é formada pela combinação de estruturas primárias e secundárias, enquanto a estrutura quaternária envolve o dobramento de múltiplas cadeias polipeptídicas.
As proteínas têm múltiplas funções nas células, e essas funções podem variar dependendo dos polipeptídeos com os quais interagem e do ambiente celular.
As proteínas têm uma variedade de funções, desde chaperonas que estabilizam proteínas recém-sintetizadas até enzimas que atuam como catalisadores e até mesmo para transporte dentro das células. Essas são as principais funções das proteínas. Por exemplo, proteínas de membrana interagem com a membrana celular de acordo com sua estrutura, permitindo que substâncias entrem e saiam da célula, dando suporte ao formato da célula ou auxiliando nas funções reguladoras da célula. Fatores de transcrição são proteínas importantes que auxiliam na transcrição do RNA e regulam a expressão genética por meio da ligação ao DNA.
Evolução do código genético
Olhando para trás na história, em 1941, uma pesquisa do geneticista americano George Bede e do bioquímico Edward Tatum mostrou que os genes controlam reações bioquímicas específicas. A proposta da "hipótese de um gene, uma enzima" estabeleceu a base teórica para a interação entre genes e proteínas. Embora a confiança inicial nessa hipótese tenha sido desafiada à medida que a pesquisa avançava, no início da década de 1960, a sequência de aminoácidos especificada pela sequência de bases do DNA recebeu amplo apoio experimental.
De acordo com o experimento conduzido por Crick et al. em 1961, a codificação de cada aminoácido na proteína é determinada por uma sequência de três bases no DNA, ou seja, o códon.
Esses estudos revelaram gradualmente como os genes são transformados de RNA em proteína e esclareceram ainda mais os códons específicos para cada aminoácido. Essas descobertas não apenas aprofundaram nossa compreensão da genética, mas também estabeleceram as bases para a biologia molecular subsequente.
À medida que a exploração de genes e proteínas continua a se aprofundar, a compreensão dos seres humanos sobre a natureza da vida se tornou mais sofisticada e profunda. No processo de tal exploração, revelando os segredos desses processos biológicos, quanto potencial a humanidade tem para o desenvolvimento futuro?
