A sequência de nucleotídeos do RNA mensageiro presentes em um gene de um fungo, constituída de sete códons, está escrita a seguir.

Pesquisadores submeteram a sequência a mutações independentes. Sabe-se que os códons UAG e UAA são terminais, ou seja, indicam a interrupção da tradução.

Qual mutação produzirá a menor proteína?

A) Deleção de G no códon 3.

B) Substituição de C por U no códon 4.

C) Substituição de G por C no códon 6.

D) Substituição de A por G no códon 7.

E) Deleção dos dois primeiros nucleotídeos no códon 5.

A informação genética de uma célula está armazenada em suas moléculas de DNA. Essa informação está codificada sob a forma de sequências de bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina e guanina) presentes nos nucleotídeos que constituem o DNA.

Em uma molécula de DNA é possível identificar várias sequências de bases nitrogenadas, cada uma delas contendo informação codificada para a síntese de uma proteína. Tais sequências recebem a denominação de gene. Portanto, um gene é uma sequência de bases nitrogenadas na molécula de DNA com informação suficiente para que a célula produza determinada proteína.

Inicialmente, os cientistas consideravam que um gene possibilitava a produção de uma proteína. Atualmente, sabe-se que existem proteínas cuja síntese depende da informação contida em alguns genes, como no caso da produção das cadeias polipeptídicas que formam a hemoglobina.

A informação sob a forma de sequências de bases constitui o código genético. A elucidação do código genético revelou que cada trinca de bases nitrogenadas consecutivas determina um aminoácido na proteína e a posição de cada uma dessas trincas no gene, define a posição de cada aminoácido na proteína.

Além disso, a molécula de DNA não é diretamente utilizada na síntese das proteínas. A informação codificada nos genes é copiada, resultando em uma molécula de RNA denominado mensageiro. Esse processo recebe a denominação de transcrição. A sequência de bases do RNA mensageiro (RNAm), por constituir a cópia de um gene, contém a informação para que a célula produza uma proteína. Assim, da mesma forma que no gene, cada trinca de bases do RNAm determina um aminoácido e a posição da trinca define a posição do aminoácido na molécula proteica. Essas trincas de bases do RNAm recebem o nome de códons.  

A leitura dos códons do RNAm para a produção da proteína envolve a participação do ribossomo e de moléculas de RNA que transportam os aminoácidos (RNA transportador ou RNAt). Essa etapa é chamada de tradução.

Existem 64 códons, ou seja, 64 combinações de três bases nitrogenadas. Desse total, 61 codificam aminoácidos e 3 são indicadores do término da tradução (são chamados de códons de parada ou de término). Os 61 códons são suficientes para codificar os 20 aminoácidos utilizados para construção das cadeias polipeptídicas que constituem as proteínas. Na realidade, para a maioria dos aminoácidos existem dois ou mais códons, como por exemplo a leucina, que pode ser codificada por UUA, UUG, CUU, CUC, CUA E CUG). O códon AUG, além de determinar o aminoácido metionina, também sinaliza o ponto de início da tradução. Por isso, AUG é conhecido como códon iniciador ou de iniciação.

Considerando a capacidade de replicação (autoduplicação) do DNA, bem como os processos de transcrição e tradução, é possível traçar o fluxo principal da informação genética em uma célula.

Esse fluxo, conhecido como “Dogma” Central da Biologia, permite compreender como os genes, localizados no DNA, controlam a síntese de proteínas por intermédio de moléculas de RNAm.

As proteínas, por sua vez, determinam as características (fenótipos) atuando como enzimas, moléculas estruturais, hormônios, receptores dentre várias outras funções.

Devido à forma como se dá o fluxo informacional nas células, modificações nos genes, conhecidas como mutações, poderão resultar em mudanças nas proteínas produzidas a partir deles.

Mutações são alterações na sequência de bases da molécula de DNA. Esse fenômeno, que pode ocorrer espontaneamente como resultado de erros no momento da duplicação do DNA, é responsável pela grande diversidade de genes existentes nos seres vivos. As mutações são fatores evolutivos primários, isto é, são a causa fundamental da mudança na variabilidade genética.

Mutações podem ou não ser transmitidas para as gerações seguintes. Caso ocorra no material genético das células germinativas, que representam a linhagem que dará origem aos gametas (espermatozoide ou óvulo), uma mutação poderá ser transmitida para os descendentes e, destes, para outras gerações. Essas mutações são denominadas germinativas.

É possível, também, que ocorram mutações nas células somáticas, ou seja, células que formam os tecidos que constituem o corpo do indivíduo. Nessa situação, os efeitos – caso ocorram – ficarão restritos ao indivíduo no qual a mutação ocorreu. Portanto, não haverá transmissão para as gerações seguintes.

As mutações podem alterar grandes porções da molécula de DNA (rearranjos cromossômicos ou mutações cromossômicas). Entretanto, mais comuns que os rearranjos, são as mutações que modificam uma única base em um gene. Tais alterações são denominadas mutações pontuais. A ocorrência de uma mutação, ou seja, alteração da informação genética contida no DNA, irá refletir nos códons do RNA mensageiro. Por sua vez, a modificação do códon poderá levar à alteração de um aminoácido na estrutura da proteína produzida a partir do RNAm que contém essa trinca alterada.

Existem três tipos de mutações pontuais: substituição, deleção e inserção. Na substituição ocorre a troca de uma base por outra, modificando o códon. A deleção resulta na perda de uma ou mais bases. Já na inserção, há a adição de uma ou mais bases.

A ocorrência de uma mutação do tipo substituição poderá resultar em uma proteína com um aminoácido diferente na posição determinada pelo códon mutante. A substituição pode, também, gerar uma molécula proteica menor, caso essa mutação produza um códon de parada.

Já a deleção e a inserção, provocam a modificação de toda sequência de bases do RNAm a partir do ponto onde ocorreram. Nesse contexto, caso seja produzido um polipeptídeo (cadeia de aminoácidos), ele será bastante diferente da proteína original.

A ocorrência de uma mutação pode produzir um dos resultados apresentados a seguir:

1. a mutação resulta em um fenótipo (característica) que aumenta as chances de sobrevivência do organismo e, caso tenha ocorrido nos gametas, poderá ser transmitida para gerações seguintes;

2. a mutação produz um fenótipo que diminui as chances de sobrevivência do organismo. Nesse contexto, a probabilidade de que essa alteração seja perpetuada por meio dos descendentes é reduzida;

3. a mutação não modifica o fenótipo. Esse tipo de alteração genética recebe o nome de mutação silenciosa (ou sinônima).

Caso ocorra a situação prevista em 1, a frequência do novo fenótipo na população tenderá a aumentar, devido à ação da seleção natural. Em 2, por reduzir as chances de o organismo sobreviver e se reproduzir, a frequência do fenótipo na população irá diminuir ao longo do tempo, também como resultado da seleção natural. Em 3, como a mutação não altera o fenótipo, este não será submetido à ação seleção natural.

A questão proposta pede a mutação que resulte na menor proteína obtida a partir da tradução do RNAm fornecido.

Uma mutação é a modificação ocorrida na sequência de bases nitrogenadas do DNA. Aquelas que alteram a sequência de bases que contém a informação para síntese de uma proteína, ou seja, um gene, são denominadas mutações gênicas.

Como o DNA, na síntese de proteínas, é utilizado como molde para a transcrição de moléculas de RNA mensageiro (RNAm), uma mutação gênica resultará em uma molécula de RNAm com códon modificado. Como consequência, a tradução desse RNAm contendo um códon mutante poderá gerar uma proteína alterada.

 As mutações mais estudadas são aquelas que alteram uma única base no DNA. Elas recebem a denominação de mutações pontuais e podem ser de três tipos: substituição, inserção e deleção. Na mutação por substituição, ocorre a troca de uma base nitrogenada da molécula de DNA por outra. Na inserção, uma base é adicionada à sequência existente. A deleção, por sua vez, é a mutação na qual uma base nitrogenada é eliminada da sequência.

Uma proteína com menor número de aminoácidos do que sua forma original pode surgir como resultado de uma mutação que produza um códon de parada (UAG ou UAA). Quanto mais próximo do início esse códon estiver posicionado, menor será o número de aminoácidos da proteína resultante.

O RNAm apresentado no enunciado da questão, ao ser traduzido, irá gerar uma proteína com seis aminoácidos (códons de 1 a 6). O códon 7 sinaliza o fim da síntese proteica, ou seja, é um códon de parada (= códon de término). A figura a seguir representa o RNAm e os aminoácidos da proteína produzida a partir dele.

As alternativas da questão proposta apresentam situações em que ocorrem substituições e deleções. Vamos analisar cada uma, em busca daquela que atende ao que foi solicitado (mutação que produz a menor proteína).

Alternativa A: deleção de G no códon 3.

Nesse caso, a deleção (eliminação) da guanina no códon 3 irá produzir códons com combinações diferentes de bases. Nenhum códon de parada é produzido com a nova sequência de bases e a proteína resultante possuirá seis aminoácidos, como é possível verificar na figura a seguir.

Alternativa B: substituição de C por U no códon 4.

A substituição da citosina por uracil no códon 4, resulta em um códon de parada (= de término). Isso significa que a síntese protéica para nesse códon e, por isso, a proteína produzida apresenta três aminoácidos, conforme a figura a seguir.

Alternativa C: substituição de G por C no códon 6.

Essa substituição não produz códon de parada e a proteína produzida a partir desse RNAm apresentará seis aminoácidos (o último códon UAG, é de término). A figura abaixo ilustra essa situação.

Alternativa D: substituição de A por G no códon 7.

Nesse caso, a mutação altera o códon de parada que, agora, torna-se codificador de aminoácido. Com isso, a proteína resultante desse RNAm modificado irá exibir sete aminoácidos, conforme a figura a seguir.

Alternativa E: deleção dos dois primeiros nucleotídeos no códon 5.

Assim como na alternativa A, as deleções das duas primeiras bases do códon 5, produzirá uma nova sequência de códons com combinações diferentes de bases. Como consequência, o códon 5, que originalmente codificava um aminoácido, passa a ser um códon de parada. Devido a isso, a proteína resultante desse RNAm apresentará quatro aminoácidos, conforme a figura a seguir.

A partir das análises, conclui-se que a mutação que produz a menor proteína é a substituição de C por U no códon 4, apresentada na alternativa B.