Ensino Médio

Isaias Cavalcante de Oliveira

Introdução

Os ribossomos são verdadeiras fábricas de fazer proteínas, como a queratina das nossas unhas e cabelos, a actina e a miosina nos nossos músculos, a hemoglobina do nosso sangue e por aí vai. Estão presentes tanto nas células eucarióticas quanto nas procarióticas.
Cada Ribossomo é composto por duas subunidades diferentes (uma maior e uma menor) que são formadas por um tipo especial de RNA, chamado de RNA ribossômico (RNAr), e diversas proteínas.

Estrutura e função

Os ribossomos são visualizados em microscopia eletrônica como grânulos, estruturas quase esféricas, e podem estar livres no citosol (produzindo proteínas que permanecerão no citosol ou serão transportadas para o núcleo, mitocôndrias ou peroxissomos) ou em diferentes regiões das células, como aqueles aderidos ao retículo endoplasmático rugoso (granuloso) e à face externa da membrana do núcleo (sintetizando principalmente proteínas para secreção, ou destinadas à membrana plasmática ou aos lisossomos). Hoje sabemos também que existem ribossomos próprios nas mitocôndrias e cloroplastos, sintetizando enzimas importantes para o funcionamento dessas organelas. Já pensou nisso? Uma organela “nadando” dentro de outra ou aderida à sua superfície? Portanto, como você deve imaginar, eles são pequenos, tendo em média 20 nm (nanômetros, a bilionésima parte do metro).
As células procariontes, como as bactérias, não há núcleo envolto por definido nem outras organelas membranosas. Nestas células os ribossomos são encontrados livres no citoplasma.

Figura 1 – Esquema geral de um ribossomo, suas subunidades e os RNAs envolvidos na formação de uma proteína. (Crédito: Isaias Cavalcante de Oliveira)

Uma observação importante é a de que as células de um modo geral têm muitos ribossomos. Células especializadas na secreção de proteínas, como as do pâncreas e as células caliciformes do intestino, podem ter mais de 30.000 e chegar a alguns milhões! Isso reflete a importância destas organelas no metabolismo, estrutura e funcionamento dos organismos.
Depois de sintetizadas por ribossomos do retículo endoplasmático rugoso, proteínas seguem em vesículas para o complexo de Golgi, onde são modificadas/empacotadas e então direcionadas a diferentes destinos celulares ou secretadas para o meio externo. Há, portanto, integração e tráfego intenso entre essas organelas.

Figura 2 – Microscopia eletrônica de transmissão de uma seção fina do retículo endoplasmático rugoso, repleto de ribossomos, do pâncreas de porquinho-da-índia. Os ribossomos (pequenos pontos) eram originalmente chamados de partículas de Palade, levando o nome do seu descobridor. Aumento de 46.000x. Ref: doi:10.7295/W9CIL37237 | George E. Palade EM Slide Collection. CIL:37237 (CC BY-NC-SA 3.0).

Origem

Embora sejam semelhantes na função, os ribossomos de eucariotos são, em média, maiores e mais complexos que os de procariontes. Em eucariotos, o RNAr é produzido no nucléolo; já muitas proteínas ribossômicas são sintetizadas no citoplasma e importadas para o núcleo, onde se associam ao RNAr para formar as subunidades. As subunidades ribossômicas saem do núcleo separadas e se unem no citoplasma apenas durante a tradução.
Por serem compostos de RNA + proteínas (um complexo ribonucleoproteico), os ribossomos não possuem membrana.

Síntese proteica

Você já ouviu falar sobre o dogma central da biologia molecular?
Em linhas gerais: depois de se replicar a informação contida no nosso DNA (ácido desoxirribonucleico) é transmitida ao RNA (ácido ribonucleico), num processo chamado de transcrição, auxiliado por enzimas. O DNA não sai do núcleo celular, mas o RNA sim. Desse modo, o processo de produção de proteínas ocorre nos ribossomos e acontece depois que a informação contida no DNA da célula é transmitida para o RNA que neste caso é chamado de RNA mensageiro (RNAm), e em seguida, esse código é “traduzido” em proteínas. Certamente, se o RNAm fosse uma pessoa, ele seria uma daquelas pessoas fofoqueiras que gostam de ficar espalhando “mensagens” e tem todos os elementos para produzir uma boa fofoca! Um ribossomo funcional é formado por duas subunidades (maior e menor) e o RNAm. Nele, podemos observar quatro sítios de ligação distintos, um sítio na unidade menor onde o RNAm se liga e três sítios na unidade maior (sítios E, P e A). A síntese proteica acontece em três etapas e vamos explicá-las a seguir.

Figura 3 – Dogma central da biologia molecular (simplificado). Na replicação há síntese de novas cadeia de DNA a partir de uma cadeia molde. No processo de transcrição, uma molécula de DNA serve como molde para a criação de uma molécula de RNA. Na tradução, o RNA chega ao citoplasma e se liga aos ribossomos, tendo o código necessário para organizar a sequência de aminoácidos e formar as proteínas. (Crédito: Isaias Cavalcante de Oliveira)

Síntese: Iniciação

Na primeira parte do processo, a etapa de iniciação, as subunidades do ribossomo ligam-se na região de iniciação no RNAm, além de ocorrer aproximação de um outro RNA, o RNA transportador (RNAt). O papel deste último é levar os aminoácidos que vão formar a proteína ou cadeia polipeptídica. É a região de iniciação que contém o códon AUG, aquela sequência de três bases, que codifica para o aminoácido metionina e indica o início da tradução.

Síntese: Alongamento

A próxima etapa é chamada de alongamento e como o nome sugere os aminoácidos são adicionados um após o outro na proteína que vai se “alongando”. Como acontece? Imagine que a fita do RNAm vai sendo lida pelo ribossomo, de códon em códon, da região de início até a de término. Durante esse processo, o RNAt chega ao sítio A e pareia-se de forma complementar ao códon do RNAm, trazendo consigo seu aminoácido correspondente (pareamento entre códon e anticódon). Ocorre então uma ligação peptídica entre o aminoácido que está no sítio A e a cadeia polipeptídica em formação que está no sítio P (atividade peptidiltransferase do ribossomo). Ah! Só para deixar claro, todo esse processo é facilitado por ação de diferentes proteínas e ocorre com gasto de energia. O ribossomo move o RNAt do sítio A para o sítio P que segue para o sítio E (do inglês exit, saída), onde é liberado.

Síntese: Término

A última etapa acontece quando um códon de parada chega no sítio A. Os códons UAG, UAA e UGA indicam para o ribossomo que é o fim da tradução, uma vez que não codificam nenhum aminoácido. Assim, o complexo é dissociado e a proteína (polipeptídio) é liberada. Após o fim do processo, todos os componentes separam-se, inclusive as duas subunidades ribossomais.

Figura 4 – Síntese proteica. Os aminoácidos que compõem a proteína foram representados com cores diferentes. Enquanto o RNAm vai sendo lido pelo ribossomo, de códon em códon, diferentes RNAt chegam ao sítio A e se ligam ao códon do RNAm, de forma complementar (com seu anticódon), trazendo consigo seu aminoácido correspondente. Ocorre então uma ligação peptídica entre o aminoácido trazido pelo RNAt no sítio A e a cadeia polipeptídica em formação que está no sítio P. Simultaneamente o ribossomo move o RNAt do sítio A para o sítio P que segue para o sítio E, onde é liberado. (Crédito: Isaias Cavalcante de Oliveira)

Polirribossomos

É muito comum nas células um mesmo RNAm ser lido por vários ribossomos em sequência, aumentando em muito a produção de uma determinada proteína. Essa estrutura é chamada de polissomo ou polirribossomo.

Figura 5 – Polirribossomo. O RNAm pode ser lido por vários ribossomos simultaneamente. (Crédito: Isaias Cavalcante de Oliveira)

Doenças e antibióticos… O que os ribossomos têm a ver com isso?

Todos os dias nos deparamos com milhares (e por que não dizer milhões?) de microrganismos. E em algum momento da sua vida você já teve alguma infecção bacteriana e precisou tomar algum antibiótico. Os antibióticos podem ter diferentes formas de ação e uma delas é inibindo a síntese proteica das bactérias. Se você chegou até aqui já consegue responder por que os nossos ribossomos não são afetados por esses antibióticos.

O ribossomo bacteriano é composto por cadeias de RNAr e muitas proteínas em duas subunidades, a menor (30S) e maior (50S), que se juntam para formar o ribossomo 70S. Já o eucarioto, é maior e conta com a subunidade menor (40S) e a subunidade (60S), formando o ribossomo 80S, com muitas proteínas e RNAs diferentes daqueles bacterianos. O “S” indica um valor (coeficiente de sedimentação – Svedberg), que basicamente mede o quão rápido algo pesado afunda em um líquido quando centrifugado. Esse coeficiente é muito útil para os cientistas estudarem coisas muito pequenas, como organelas.

Mesmo atuando sobre os ribossomos, os antibióticos podem agir em regiões diferentes. Só para te dar exemplos, a Estreptomicina e Neomicina atuam na subunidade 30S enquanto que Cloranfenicol e Eritromicina atuam na 50S. Mas lembre-se, eles não funcionam contra vírus, já que eles são acelulares e, portanto, nem tem ribossomos. E como eles são muito “espertos”, eles usam os nossos ribossomos para replicar suas proteínas. Também não funcionam contra protozoários. Ah, mais uma coisa. Nada de tomar remédio sem prescrição médica, hein! O uso indiscriminado desses antibióticos pode levar a seleção de bactérias mais resistentes ao longo do tempo, as chamadas superbactérias.

Referências
COOPER, G. M.; HAUSMAN, R. E. A Célula, Uma Abordagem Molecular. 3 ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.
KHAN ACADEMY. tRNAs e ribossomos (artigo). [s.d]. Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/translation-polypeptides/a/trna-and-ribosomes.
LIN, J. et al. Ribosome-Targeting Antibiotics: Modes of Action, Mechanisms of Resistance, and Implications for Drug Design. Annual Review of Biochemistry, v. 87, n. 1, p. 451–478, 20 jun. 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-062917-011942
OSORIO, TEREZA COSTA (Org.). Ser protagonista: Biologia, 1° ano: Ensino médio. 2. ed. São Paulo: Edições SM, 2013.
SANTOS, V. S. – BRASIL ESCOLA. Ribossomos: o que são, localização e função. [s.d]. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ribossomos.htm.