O que são proteínas e o que elas fazem?

As proteínas são moléculas grandes e complexas que desempenham muitos papéis críticos no corpo.Eles fazem a maior parte do trabalho nas células e são necessários para a estrutura, função e regulação dos tecidos e órgãos do corpo.

As proteínas são compostas de centenas ou milhares de unidades menores chamadas aminoácidos, que estão ligadas umas às outras em cadeias longas. Existem 20 tipos diferentes de aminoácidos que podem ser combinados para formar uma proteína. A sequência de aminoácidos determina a estrutura tridimensional única de cada proteína e sua função específica.

As proteínas podem ser descritas de acordo com sua ampla gama de funções no corpo, listadas em ordem alfabética:

Exemplos de funções proteicas

Função: Anticorpo  
Descrição: Anticorpos ligam-se a partículas estranhas específicas, como vírus e bactérias, para ajudar a proteger o corpo.
Exemplo: Imunoglobulina G (IgG) 

Função: Enzima
Descrição: Enzimas realizam quase todas as milhares de reações químicas que ocorrem nas células. Eles também auxiliam na formação de novas moléculas através da leitura da informação genética armazenada no DNA.
Exemplo: Hidroxilase defenilalanina 

Função: Mensageiro
Descrição:As proteínas mensageiras, como alguns tipos de hormônios, transmitem sinais para coordenar processos biológicos entre diferentes células, tecidos e órgãos.
Exemplo: Hormona decrescimento 

Função: Componente estrutural
Descrição:Essas proteínas fornecem estrutura e suporte para as células.Em uma escala maior, eles também permitem que o corpo se mova.
Exemplo: Actina  

Função:Transporte / armazenamento
Descrição:Essas proteínas se ligam e transportam átomos e pequenas moléculas dentro das células e por todo o corpo.
Exemplo: Ferritina

Como os genes direcionam a produção de proteínas?

A maioria dos genes contém as informações necessárias para criar moléculas funcionais chamadas proteínas. (Alguns genes produzem outras moléculas que ajudam a célula a reunir proteínas.) A jornada do gene para a proteína é complexa e rigidamente controlada dentro de cada célula. Consiste em duas etapas principais: transcrição e tradução. Juntos, a transcrição e tradução são conhecidos como expressão gênica.

Durante o processo de transcrição, a informação armazenada no DNA de um gene é transferida para uma molécula semelhante chamada RNA (ácido ribonucleico) no núcleo da célula. Tanto o RNA quanto o DNA são compostos de uma cadeia de bases nucleotídicas, mas possuem propriedades químicas ligeiramente diferentes. O tipo de RNA que contém as informações para a produção de uma proteína é chamado de RNA mensageiro (mRNA) porque carrega a informação, ou mensagem, do DNA para fora do núcleo para o citoplasma.

A tradução, o segundo passo na obtenção de um gene para uma proteína, ocorre no citoplasma. O mRNA interage com um complexo especializado chamado ribossomo, que "lê" a seqüência de bases de mRNA. Cada seqüência de três bases, chamada codon, geralmente codifica um aminoácido em particular. (Os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas.) Um tipo de RNA chamado RNA de transferência (tRNA) reúne a proteína, um aminoácido de cada vez. A montagem da proteína continua até que o ribossomo encontre um códon de “parada” (uma sequência de três bases que não codifica para um aminoácido).

O fluxo de informação do DNA para o RNA para as proteínas é um dos princípios fundamentais da biologia molecular. É tão importante que às vezes é chamado de "dogma central".

Através dos processos de transcrição e tradução, informações de genes são usadas para produzir proteínas.

Crédito: Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA

Os genes podem ser ligados e desligados nas células?

Cada célula expressa ou ativa apenas uma fração de seus genes. O resto dos genes é reprimido ou desligado. O processo de ligar e desligar genes é conhecido como regulação gênica. A regulação gênica é uma parte importante do desenvolvimento normal. Os genes são ligados e desligados em diferentes padrões durante o desenvolvimento para fazer com que uma célula cerebral pareça e aja diferente de uma célula do fígado ou de uma célula muscular, por exemplo. A regulação genética também permite que as células reajam rapidamente às mudanças em seus ambientes. Embora saibamos que a regulação dos genes é essencial para a vida, esse processo complexo ainda não é totalmente compreendido.

A regulação gênica pode ocorrer a qualquer momento durante a expressão gênica, mas ocorre mais comumente no nível da transcrição (quando a informação no DNA de um gene é transferida para o mRNA). Sinais do ambiente ou de outras células ativam proteínas chamadas fatores de transcrição.Estas proteínas ligam-se a regiões reguladoras de um gene e aumentam ou diminuem o nível de transcrição. Ao controlar o nível de transcrição, este processo pode determinar a quantidade de produto proteico que é produzido por um gene a qualquer momento.

O que é epigenética?

Modificações de DNA que não alteram a sequência de DNA podem afetar a atividade gênica.Compostos químicos que são adicionados a genes individuais podem regular sua atividade; Essas modificações são conhecidas como alterações epigenéticas. O epigenoma compreende todos os compostos químicos que foram adicionados à totalidade do DNA (genoma) como forma de regular a atividade (expressão) de todos os genes dentro do genoma. Os compostos químicos do epigenoma não fazem parte da sequência de DNA, mas estão ligados ou ligados ao DNA (“epi” significa acima em grego). Modificações epigenéticas permanecem enquanto as células se dividem e, em alguns casos, podem ser herdadas através das gerações. Influências ambientais, como a dieta de uma pessoa e a exposição a poluentes, também podem afetar o epigenoma.

As alterações epigenéticas podem ajudar a determinar se os genes são ativados ou desativados e podem influenciar a produção de proteínas em certas células, garantindo que apenas as proteínas necessárias sejam produzidas. Por exemplo, as proteínas que promovem o crescimento ósseo não são produzidas nas células musculares. Padrões de modificação epigenética variam entre indivíduos, diferentes tecidos dentro de um indivíduo e até mesmo diferentes células.

Um tipo comum de modificação epigenética é chamado de metilação. A metilação envolve a ligação de pequenas moléculas chamadas grupos metila, cada qual consistindo de um átomo de carbono e três átomos de hidrogênio, para segmentos de DNA. Quando grupos metil são adicionados a um gene particular, esse gene é desligado ou silenciado, e nenhuma proteína é produzida a partir desse gene.

Como erros no processo epigenético, como modificar o gene errado ou não adicionar um composto a um gene, podem levar a uma atividade anormal do gene ou inatividade, eles podem causar distúrbios genéticos. As condições incluindo cânceres, distúrbios metabólicos e distúrbios degenerativos foram todas relacionadas a erros epigenéticos.

Os cientistas continuam a explorar a relação entre o genoma e os compostos químicos que o modificam. Em particular, eles estão estudando o efeito das modificações na função dos genes, na produção de proteínas e na saúde humana.

Fonte: GHR / Tradução Google

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