Visão Geral

O dogma central da biologia afirma que as informações codificadas no DNA são transferidas para o RNA mensageiro (mRNA), que guia então a síntese proteica. O conjunto de instruções que permitem que a sequência de nucleótidos do mRNA seja descodificada em aminoácidos é chamado de código genético. A natureza universal deste código genético impulsionou avanços na investigação científica, agricultura e medicina.

O RNA é o Elo Perdido Entre o DNA e Proteínas

No início dos anos 1900, os cientistas descobriram que o DNA armazena todas as informações necessárias para funções celulares e que as proteínas realizam a maior parte dessas funções. No entanto, os mecanismos de conversão de informações genéticas em proteínas funcionais permaneceram desconhecidos por muitos anos. Inicialmente, acreditava-se que um único gene é diretamente convertido na sua proteína codificada. Duas descobertas cruciais em células eucarióticas desafiaram essa teoria: Primeiro, a produção de proteínas não ocorre no núcleo. Segundo, o DNA não está presente fora do núcleo. Essas descobertas desencadearam a procura por uma molécula intermediária que se liga ao DNA com produção de proteínas. Esta molécula intermediária, encontrada tanto no núcleo como no citoplasma, e associada à produção de proteínas, é o RNA.

Durante a transcrição, o RNA é sintetizado no núcleo, usando o DNA como molde. O RNA recém-sintetizado é semelhante em sequência à cadeia de DNA, exceto que a timidina do DNA é substituída por uracilo no RNA. Em eucariotas, esta transcrição primária é processada ainda mais, havendo remoção das regiões de proteína não codificantes, cortando o terminal 5’ e adicionando uma cauda poli-A ao 3’, para criar mRNA que é então exportado para o citoplasma.

As Regras para Interpretar a Sequência de mRNA Constituem o Código Genético

A tradução ocorre em ribossomas no citoplasma, onde as informações codificadas no mRNA são traduzidas em uma cadeia de aminoácidos. Um conjunto de três nucleótidos codifica para um aminoácido e esse trio é chamado de codão. O conjunto de regras que descrevem que codões especificam um aminoácido em particular compõem o código genético.

O Código Genético é Redundante

As proteínas são criadas a partir de 20 aminoácidos em eucariotas. Combinando quatro nucleótidos em conjuntos de três fornece 64 (4³) possíveis codões. Isso significa que é possível que um aminoácido individual possa ser codificado por mais de um codão. Diz-se que o código genético é redundante ou degenerado. Muitas vezes, mas nem sempre, codões que especificam os mesmos aminoácidos diferem apenas no terceiro nucleótido do trio. Por exemplo, os codões GUU, GUC, GUA e GUG representam todos o aminoácido valina. No entanto, AUG é o único codão que representa o aminoácido metionina. O codão AUG também é o codão onde começa a síntese proteica e, portanto, é chamado de codão de iniciação. A redundância no sistema minimiza os efeitos nocivos das mutações. Uma mutação (ou seja, alteração) na terceira posição do codão pode não resultar necessariamente em uma alteração do aminoácido.

O Código Genético é Universal

Com algumas excepções, a maioria dos organismos procarióticos e eucarióticos usam o mesmo código genético para síntese proteica. Essa universalidade do código genético permitiu avanços na investigação científica, agricultura e medicina. Por exemplo, a insulina humana pode agora ser fabricada em grande escala em bactérias. Isso é feito usando tecnologia de DNA recombinante. O DNA recombinante consiste em material genético de diferentes espécies. Genes que codificam insulina humana são unidos com DNA bacteriano e inseridos em uma célula bacteriana. A célula bacteriana realiza transcrição e tradução para produzir a insulina humana codificada no DNA recombinante. A insulina humana resultante é usada para tratar diabetes.