Quantas combinações possíveis de proteínas são possíveis com 20 aminoácidos diferentes?

As proteínas estão entre os produtos químicos mais importantes para toda a vida no planeta. A estrutura das proteínas pode variar muito. Cada proteína, entretanto, é composta de muitos dos 20 aminoácidos diferentes. Semelhante às letras do alfabeto, a ordem dos aminoácidos em uma proteína desempenha um papel importante em como a estrutura final funcionará. As proteínas podem ter centenas de aminoácidos de comprimento, então as possibilidades são quase infinitas, conforme examinaremos a seguir.

Você pode ter uma ideia geral de que o DNA é a base genética de tudo o que você é. O que você pode não perceber é que a única função do DNA é, em última análise, determinar a ordem dos aminoácidos que entram em todas as proteínas que fazem de você quem você é. O DNA é simplesmente longas fitas de quatro nucleotídeos que se repetem continuamente. Esses quatro nucleotídeos são adenina, timina, guanina e citosina e são geralmente representados pelas letras ATGC. Não importa o tamanho do seu DNA, seu corpo "lê" esses nucleotídeos em grupos de três e cada três nucleotídeos codifica para um aminoácido específico. Portanto, uma sequência de 300 nucleotídeos codificaria, em última análise, uma proteína de 100 aminoácidos.

Em última análise, seu DNA dispara cópias menores de si mesmo, conhecidas como RNA mensageiro ou mRNA, que vão para os ribossomos em suas células, onde as proteínas são feitas. O RNA usa a mesma adenina, guanina e citosina que o DNA, mas usa uma substância química chamada uracila em vez de timina. Se você brincar com as letras A, U, G e C e reorganizá-las em grupos de três, descobrirá que existem 64 combinações possíveis com uma ordem distinta. Cada grupo de três é conhecido como códon. Os cientistas desenvolveram um gráfico que permite ver para quais aminoácidos um códon específico codifica. Seu corpo sabe que se o mRNA mostrar "CCU", um aminoácido chamado prolina deve ser adicionado naquele local, mas se for "CUC", o aminoácido leucina deve ser adicionado. Para visualizar um gráfico de códons completo, consulte a seção de referência na parte inferior da página.

Uma proteína pode ser simplesmente uma fita de aminoácidos, mas algumas proteínas complicadas são, na verdade, várias fitas de aminoácidos unidas. Além disso, as proteínas têm comprimentos diferentes, algumas com apenas alguns aminoácidos e outras com mais de 100 aminoácidos. Além disso, nem toda proteína usa todos os vinte aminoácidos. Uma proteína poderia ter cem aminoácidos, mas usar apenas oito ou dez aminoácidos diferentes. Por causa de todas essas possibilidades, há literalmente um número infinito de permutações possíveis que poderiam ser uma proteína. Na natureza, pode haver um número finito de proteínas; no entanto, o número de proteínas reais existentes está na casa dos bilhões, senão mais.

Todos os organismos vivos têm DNA e todos usam os mesmos 20 aminoácidos para criar as proteínas essenciais à vida. Portanto, pode-se dizer que bactérias, plantas, moscas e humanos compartilham os mesmos blocos básicos de construção da vida. A única diferença entre uma mosca e um ser humano é a ordem do DNA e, portanto, a ordem das proteínas. Mesmo dentro dos humanos, as proteínas variam drasticamente. A proteína compõe nosso cabelo e unhas, mas também compõe as enzimas em nossa saliva. As proteínas constituem o nosso coração e também o nosso fígado. A variedade de usos estruturais e funcionais da proteína é quase ilimitada.

A ordem dos aminoácidos é tão importante para as proteínas quanto a ordem das letras é importante para as palavras. Considere o termo "Papai Noel" e tudo o que está associado a ele. A simples reorganização das letras pode gerar o termo "Satanás", que tem uma conotação drasticamente diferente. Não é diferente para os aminoácidos. Cada aminoácido tem uma maneira diferente de reagir com os outros. Alguns gostam de água, outros odeiam água, e os diferentes aminoácidos podem interagir como pólos em um ímã, onde alguns se atraem e outros se repelem. Em um nível molecular, os aminoácidos se condensam em uma espiral ou forma de folha. Se os aminoácidos não gostam de estar lado a lado, isso pode mudar drasticamente a forma da molécula. Em última análise, é a forma da molécula que realmente importa. A amilase, uma proteína da saliva, pode começar a quebrar os carboidratos da comida, mas não atinge as gorduras. A pepsina, uma proteína presente nos sucos estomacais, pode quebrar as proteínas, mas não pode quebrar os carboidratos. A ordem dos aminoácidos dá à proteína sua estrutura e a estrutura dá à proteína sua função.