1
RESUMO: Biologia celular animal 3 unidade: Llian Schlang, Paula Seixas, Rafaela SantAnna.
1- Reparo e replicao
1. REPLICAO DO DNA
O processo biolgico da reproduo requer a transmisso fiel da informao gentica dos pais para os filhos. Portanto, a replicao do DNA genmico essencial para a existncia de todas as clulas e organismos.
Todas as clulas, em algum momento tero que se dividir. Algumas fazem a vida toda, outras, param em algum momento. Toda vez que daro origem a clulas-filhas em que o material gentico ter que ser duplicado para que todas informaes sejam passadas. Todo o seu genoma duplicado, sendo necessria uma maquinaria enzimtica para copiar grandes molculas de DNA que constituem os cromossomos de procariotos e eucariotos. Na fase S do ciclo que ocorre a duplicao. Esta fase controlada, fiel e bastante rigorosa onde existe uma maquinaria complexa em que as enzimas funcionam para diminuir ao mximo o erro e que este erro no seja passado a diante. Havendo erro durante a replicao do DNA existir outro mecanismo para tentar reparar. Ao de agentes ambientais tambm pode ser reparadas, tais como radiaes. Anormalidades neste processo de reparo podem ter consequncias desastrosas como o desenvolvimento do cncer. Consideraes sobre replicao: um processo semiconservativo no qual cada fita parental serve de
molde para sntese de uma nova fita-filha (duas fitas antiparalelas onde uma fita complementar a
outra e cada uma serve como molde para duas fitas novas as duas molculas de DNA restantes
tero sempre uma fita antiga e outra nova). A enzima central envolvida nesse processo a DNA
polimerase que catalisa a juno de desoxirribonucleosdeos 5 trifosfatados (dNTPs) para formar a
cadeia crescente de DNA. Outras protenas esto envolvidas e mecanismos de correo de erros so
necessrios para garantir que a exatido da replicao seja compatvel com a baixa frequncia de
erros exigida para reproduo celular.
As DNA polimerases: A DNA polimerase foi inicialmente identificada em lisados de E. coli, em 1956.
Esta enzima tem a capacidade de copiar um molde de DNA e seu isolamento marcou a biologia
molecular. Porm, esta primeira DNA polimerase identificada (DNA polimerase I) no a principal
enzima responsvel pela duplicao em E. coli. Hoje se sabe que existem vrios tipo de DNA
polimerases que desempenham diferentes papeis na replicao e reparo do DNA.
semiconservativa: uma das fitas originais conservada e utilizada como molde para uma nova fita. Cada molcula contm uma fita antiga e uma recm-sintetizada.
A dupla-hlice atua como molde para sua prpria duplicao
2
DNA polimerases em eucariotos: As clulas eucariticas contm cinco DNA polimerases (alpha - ,
beta - , gama - , delta - e psilon - ). A polimerase gama est localizada na mitocndria e responsvel
pela replicao do DNA mitocondrial. As outras esto no ncleo e esto envolvidas na replicao nuclear. As
polimerases alpha, delta e psilon apresentam maior atividade em clulas em diviso, o que sugere um
envolvimento na replicao. J a beta ativa tanto em clulas em diviso quanto naquelas que no esto o
que consistente com a sua funo no reparo de danos no DNA. O papel da psilon ainda permanece
confuso, embora essa enzima provavelmente funcione de maneira semelhante polimerase delta que
suficiente para replicao na ausncia da psilon tanto em sistemas livres de clulas quanto em leveduras.
Propriedades das DNA polimerases: Todas as polimerases sintetizam DNA na direo 5 3,
adicionando um dNTP no grupamento 3 hidroxil da cadeia nascente. As DNA polimerases s podem
adicionar um novo desoxirribonucleotdeo a uma fita de DNA (primer) que esteja ligado por pontes de
hidrognio a uma fita-molde complementar (fazem sntese da fita a partir de um pedao j pronto (outra
enzima que polimeriza esses pequenos fragmentos primer, ribonucleotdeos) adicionando nucleotdeos
complementares, todas as DNA polimerases precisam de um modelo para ir inserindo e pareando). Assim,
diferem das RNA polimerases em que iniciam a sntese de uma nova fita de RNA sem necessitar de um
primer. Esta propriedade parece ser essencial para manuteno da alta fidelidade de replicao do DNA.
Origem de replicao: existem vrias origens em todo o genoma e elas so ativadas
simultaneamente. Essa variedade de origens possibilita a rapidez da replicao nos eucariotos. A replicao
comea em nesses pontos especficos do DNA. A replicao tanto em procariotos quanto em eucariotos se
inicia em uma sequncia chamada de origem de replicao. Este lugar especfico para as protenas que
iniciam o processo de replicao. A etapa essencial desse processo a ligao de uma protena iniciadora em
Isolamento da DNA polimerase I: (DNA polimerase faz essa duplicao do DNA). Cultivaram E. coli, trataram com um mutagnico e isolaram uma linhagem deficiente em polimerase I. Perceberam que as bactrias deficientes em polimerase I continuavam se multiplicando, mas eram sensveis a radiao UV. Levou a concluso que a polimerase I no era essencial para replicao, mas estava envolvida com mecanismos de reparo de danos no DNA. Outros experimentos viram que existiam mais de uma polimerase (DNA polimerase II reparo do DNA e III enzima replicativa) e viram porque os isolados deficientes em polimerase I continuavam se replicando. Atualmente se sabe que alm da polimerase III a polimerase I tambm necessria para replicao de E. coli. Portanto a replicao do DNA em E. coli envolve duas polimerases distintas.
Qumica da sntese de DNA: (adio do desoxirribonucleotideo trifosfatado): sempre adicionada da extremidade 5 para 3.A quebra desse fosfato (pirofosfato) serve como energia para a ligao fosfodister entre as bases da mesma fita. Para isso, j tem que haver as pontes de hidrognio entre bases de fitas diferentes.
3
sequncias especficas de DNA na origem de replicao. Essa protena iniciadora comea desenrolando as
fitas e recruta outras protenas envolvidas na sntese de DNA. A helicase e a protena SBB, ento, atuam na
continuidade do desenrolamento da dupla fita e exposio da fita-molde, e as primases iniciam a sntese das
fitas contnuas. Assim, duas forquilhas de replicao so formadas e movem-se em direes opostas. Em
genomas bacterianos ou virais existe uma nica origem, porm em genomas maiores existem vrias origens
de replicao. A velocidade da replicao em procariotos muito mais rpida do que em eucariotos
(empacotamento do DNA na cromatina). Apesar disso, os genomas de mamferos so replicados em poucas
horas devido s milhares de origens de replicao.
Eucariotos: Nos eucariotos a replicao inicia em vrias origens de replicao (Ori ou OriC) em um
mesmo cromossomo. Essa replicao rpida, mas como o DNA do eucarioto bem maior do que o do
procarioto ela vai demorar horas para se completar. Regies ricas em adenina (A) e timina (T) duas pontes
de hidrognio, mais fcil de romper a ligao. Elas so ativadas, protenas iniciadoras se ligam ao DNA e
abrem as duas fitas para formar a forquilha (duas, de cima e de baixo) de replicao bidirecional (nos dois
sentidos) e simultnea. Quando o sentido 5 3 de forma contnua. No outro sentido a polimerase vai
para trs e corre, mas sempre no sentido 5 3 (fragmentos de Okazaki). Para sntese da fita continua s
necessrio 1 primer, para a descontinua necessita de vrios primers. As origens de replicao so espaadas
por intervalos de 50 a 300 Kb indicando mais ou menos 30000 origens de replicao no genoma humano.
Parece que as sequncias que definem as origens de replicao variam amplamente entre os eucariotos,
embora o papel das protenas do ORC (ARS - Sequncia de replicao autnoma; uma origem de replicao;
100 pares de bases e umnncleo central de 11 pares de bases comuns a vrios ARS diferentes um stio de
ligao de um complexo proteico ORC complexo de origem de replicao - que necessrio para
replicao do DNA e recruta protenas iniciadoras para iniciar a replicao) como iniciadoras da replicao
seja altamente conservado.
Procarioto: Somente uma origem. Nos procariotos a replicao comea numa regio chamada de Ori
ou Ori C que so regies ricas em adenina e timina que so ligaes mais fracas (nestas regies os pares de
bases variam de 100 a 245 pares). Nela uma protena iniciadora vai se ligar para comear o processo de
replicao. Ela vai comear o processo de desenrolamento das fitas e recruta outras que esto envolvias no
processo de sntese de DNA. A primeira delas a helicase que vai quebrar as ligaes ponte de hidrognio
entre as bases. Depois da separao das fitas a protena primase ir sintetizar os primers de RNA que so
uma sequncia de 15 a 20 nucleotdeos que vo servir para ancorar a protena DNA polimerase. Estas vo
replicar as fitas do DNA em direes opostas. Assim, formam-se duas forquilhas de replicao.
4
OBS: Aps a protena iniciadora comear a desenrolar as fitas do DNA na regio OriC vo ser formadas fases
de abertura de leitura que vo permitir a insero das enzimas do processo de replicao. A Escherichia coli
para replicar todo o seu genoma leva em torno de 30 minutos.
Sntese do RNA iniciador (Primer): Ao invs de timina usa uracila. realizado pela enzima primase e polimerase alpha. um pedao de RNA essencial para iniciar a sntese de DNA. Ele complementar ao molde. Depois que comea a sntese de DNA ele removido por uma endonuclease. A polimerase delta substitui o primer e inicia a sntese. Existe uma DNA ligase que liga os fragmentos de DNA (uma vez na continua e inmeras vezes na descontinua). Portanto, o primer degradado, substitudo por um fragmento de DNA e depois esse fragmento ligado pela DNA ligase.
A forquilha assimtrica
Remoo dos primers e unio dos fragmentos de okazaki
5
Forquilha de replicao: bidirecional. Representam regies ativas na sntese de DNA em que
podem ser visualizadas duas fitas de DNA parental separadas e as duas fitas-filhas sendo sintetizadas.
Porm, existe um problema. Se as duas fitas parentais so antiparalelas, a sntese contnua das duas novas
fitas na forquilha de replicao exigiria que uma delas fosse sintetizada na direo 5 3 e a outra na direo
3 5. Contudo, as DNA polimerases somente catalisam a incorporao de dNTPs na direo 53. Este
problema foi resolvido quando descobriu que somente uma fita era sintetizada de modo contnuo na direo
da replicao da forquilha, a outra formada de pedaos curtos e descontnuos de DNA que so sintetizados
no sentido inverso em relao direo da forquilha de replicao. Esses pequenos pedaos so chamados
de fragmentos de Okazaki e so unidos pela ao de DNA ligase, formando uma fita intacta. Assim, a fita
contnua chamada de fita lder em que expe o molde para sntese dos fragmentos de Okazaki e a outra
a fita retardada. Surge uma nova questo: se a DNA polimerase precisa de um primer para iniciar a sntese
como iniciada a sntese dos fragmentos de Okazaki Existem pequenos fragmentos de RNA que servem
como primers para replicao do DNA. Ao contrrio da sntese de DNA, a sntese de RNA pode ser iniciada de
novo e uma enzima chamada primase que sintetiza pequenos fragmentos de RNA complementar a fita
descontnua na forquilha. Assim, os fragmentos de Okazaki so sintetizados atrvs da extenso pela DNA
polimerase, destes primers de RNA. Para formar a fita sntese descontnua preciso que esses primers sejam
removidos e substitudos por DNA. Em E. coli essa ao feita pela RNase H (degrada fita de RNA) e pela
DNA polimerase I. Essa enzima tambm age como exonuclease em que hidrolisa DNA (ou RNA), nas duas
direes (35 ou 53). A sua ao na direo 53 remove os ribonucleotdeos das extremidades 5 dos
fragmentos de Okazaki permitindo que estes sejam substitudos por desoxirribonucleotdeos, gerando
fragmentos somente de DNA. Em eucarioto outras exononucleases fazem o papel da DNA polimerase I e
quem faz a sntese dos nucleotdeos que faltam entre os fragmentos de Okazaki DNA polimerase delta.
Nos dois tipos celulares quem une os diferentes fragmentos a DNA ligase.
DNA POLIMERASE EM PROCARIOTO (E. coli) DNA POLIMERASE EM EUCARIOTO
DNA polimerase I: remoo de primers e sntese de DNA (preenche as lacunas)
DNA polimerase : sntese de fragmentos curtos de DNA-RNA (fita descontnua)+ primase
DNA polimerase II: reparo do DNA DNA polimerase : reparo do DNA
DNA polimerase III: sntese de DNA (principal) DNA polimerase /: sntese de DNA (da contnua e da descontnua, preenche as lacunas)
DNA polimerase : sntese de DNA mitocndrial
Sntese de um fragmento de fita retardada
6
OBS: PROTENAS ACESSRIAS DA POLIMERASE Um dessas classes se ligam s DNA polimerases,
aumentando sua atividade e fazendo com que permaneam ligadas fita-molde do DNA de maneira a dar
continuidade sntese da nova fita do DNA. Tanto a polimerase III de E. coli como a polimerase delta e
psilon de eucariotos esto associadas a dois tipos de protenas acessrias (as protenas de deslizamento de
grampo PCNA em clulas de mamferos, protena beta em E. coli e antgeno nuclear de clulas em
proliferao em eucariotos; e as protenas de carregamento de grampo- RFC em clulas de mamferos,
complexo gama em E. coli e fator replicativo C em eucariotos). Elas posicionam a polimerase sobre o primer
a mantm estavelmente associada a fita molde. As RFC reconhecem e se ligam especificamente ao DNA em
juno entre o primer e a fita-molde e as PCNA se ligam s adjacncias das RFC, formando um anel em torno
da fita molde de DNA e posicionam a DNA polimerase na juno do primer com a fita-molde.O anel formado
mantm a associao da DNA polimerase com seu molde medida que a replicao procede, permitindo a
sntese ininterrupta de vrios milhares de nucleotdeos de DNA. Outras protenas desenrolam a fita dubla do
DNA e estabilizam regies de fita simples. As helicases catalisam o desenrolamento do DNA parental, ao
associada hidrlise do ATP (rompem as pontes de hidrognio) e as protenas SBB (protenas de ligao ao
DNA fita simples) fator replicativo A eucaritico (RFA) estabilizam a fita-molde de DNA desenrolada,
mantendo-a como fita simples e permitindo que possa ser copiada pela polimerase e impedem que forme
um grampo e que ele se enrole em torno dele mesmo.
7
O papel da topoisomerase: medida que as fitas do DNA parental so desenroladas as regies do DNA frente da forquilha so foradas a rotar. Se no fosse controlado esse processo levaria a molculas de DNA circular ficarem torcidas sobre elas mesmas, bloqueando a replicao. Este problema resolvido pela topoisomerase que so enzimas que catalisam a reao reversvel de quebra e juno das fitas de DNA. Elas se dividem em dois tipos: topoisomerase I (quebra somente uma das fitas de DNA) e topoisomerase II (quebram ambas as fitas e desentrelaa molculas de DNA circular recm-sintetizadas bem como est envolvida na condensao do DNA mittico em eucariotos). Essas quebras servem como pontos de desenrolamento que permitem que as fitas de DNA girem livremente, e, assim, a replicao corre normalmente sem causar supertoro do DNA frente da forquilha. No DNA linear de eucariotos tambm preciso a ao das topoisomerases, caso contrrio os cromossomos teriam de girar continuamente durante a sntese de DNA. O meio de duas origens de replicao fica tensionado e poderia se quebrar. Existem enzimas que quebra as ligaes fosfodisteres para desenrolar o DNA e depois elas ligam novamente.
Ao da telomerase: Uma vez que as DNA polimerases estendem os primers somente na direo
53 elas no so capazes de copiar as extremidades 5 das molculas lineares de DNA da fita descontnua.
Por isso, so necessrios mecanismos especiais para replicar as sequncias terminais dos cromossomos
lineares de clulas eucariticas. Essas sequncias terminais so os telmeros que ficam nas extremidades
dos cromossomos e consistem em repeties de sequncias simples do DNA. Essas regies so replicadas
pela ao da telomerase que capaz de manter os telmeros catalisando suas snteses na ausncia de um
molde de DNA. Ela uma transcriptase reversa que sintetiza DNA a partir de um molde de RNA. Ela leva
consigo seu prprio molde de RNA como parte do complexo enzimtico, o qual complementar s
sequencias repetitivas presentes no telmero. O uso desse molde de RNA permite que a telomerase gere
cpias mltiplas das sequncias repetitivas dos telmeros, mantendo-os mesmo na ausncia de um molde
convencional de DNA para direcionar suas snteses. O uso do RNA como molde permite que a telomerase
OBS: As enzimas envolvidas na replicao atuam de forma coordenada para sintetizam as duas fitas (contnua e descontnua) de maneira simultnea. Essa tarefa desempenhada pela formao de dmeros de DNA polimerases replicativas cada qual com suas protenas acessrias em que cada molcula de polimerase atua na sntese de cada uma das fitas. Acredita-se que para formao da fita descontnua haja a formao de uma ala junto da forquilha de replicao de maneira que a subunidade da polimerase envolvida na sntese da fita descontnua se mova na mesma direo que a outra subunidade que est atuando na fita contnua. Mais de dez enzimas esto atuando em conjunto em uma mesma direo para sintetizar uma fita nova da molcula. Parece que h formao de uma ala para que o conjunto de enzimas siga no mesmo sentido. Para que a enzima no v e volte. Na formao da ala a fita descontnua anda para o mesmo lado da contnua. (postulado)
8
estende a extremidade 3 da fita contnua uma unidade de repetio a mais do seu tamanho original para
que assim a fita complementar seja sintetizada pelo complexo polimerase alpha + primase usando o primer
convencional de RNA. A remoo do rpimer pode deixar uma extremidade 3 protuberante no DNA o que
pode formar alas nas extremidades dos cromossomos eucariticos. Como no tem onde colocar primer no
final dos cromossomos, sempre um pedao do DNA iria diminuir. No telmero no tem gene, mas eles esto
entre os telmeros, se houvesse encurtamento ia acabar atingindo o gene e eliminando-os o que poderia ser
prejudicial para o desenvolvimento da clula. A telomerase no fica ativa em todas as clulas somticas, com
o tempo ela vai sendo perdida.
CONCLUSO: Cada uma das fitas de DNA atua como molde para sntese de outra fita (replicao) ocorre a transmisso de informao gentica. medida que a molcula de DNA vai sendo sintetizada, suas fitas so afastadas, formando uma ou mais forquilhas de replicao em forma de Y. A enzima DNA polimerase, localizada na forquilha, sintetiza a nova fita de DNA complementar em cada fita original. A enzima remove seus prprios erros de polimerizao. Somente uma das fitas na forquilha de replicao replicada de modo contnuo. A DNA ligase junta os pequenos segmentos de DNA. A sntese de DNA iniciada por uma RNA polimerase, a primase que sintetiza os primers de RNA, os iniciadores, que sero removidos e substitudos com o DNA. ENTO COMO OCORRE A REPLICAO A DNA polimerase leva o nucleotdeo correto e pareia, percebendo se a distncia e o ngulo entre as bases so corretos, com a fita-molde. Antes de levar o seguinte ela checa se o que ela colocou est certo (elimina a capacidade de crescimento da fita, se no fizesse isso inmeros erros no DNA iam ser gerados e isto no seria compatvel para vida da clula). Se no tiver correto ela j faz a troca do nucleotdeo para garantir a auto fidelidade requer essa correo pela DNA polimerase e isso s pode ser feito se ele for adicionado da extremidade 3 . Em bactria a polimerase que faz replicao a DNA polimerase III, a remoo do primer a polimerase I e quem faz o reparo a polimerase II. Em eucarioto (delta sntese; psilon trabalha com a delta, mas no est bem definido embora as duas sejam importantes porque se remover a ultima a primeira dar conta; reparo gama; alfa produo de primer + primase)
2. REPARO DO DNA
A fidelidade da replicao: a exatido da replicao do DNA essencial para a reproduo celular,
sendo que estimativas para frequncias de mutaes de diferentes genes indicam que os erros durante a
replicao correspondem a somente uma nica base incorreta a cada 10 a nona ou 10 a dcima nucleotdeos
incorporados. A DNA polimerase aumenta a fidelidade de replicao e se d pela seleo da base correta
para inserir na fita sendo sintetizada. Ela no catalisa simplesmente a incorporao de qualquer nucleotdeo
que esteja pareado por pontes de hidrognio. Ao invs disto, ela evita ativamente a incorporao de uma
9
base malpareada pela adaptao conformao da base correta. Estudos dizem que a ligao correta de
dNTPs induz mudana conformacional na polimerase o que leva a incorporao deste nucleotdeo ao DNA.
Isto aumenta a exatido da replicao em 1000 vezes, reduzindo a frequncia de erros. Outro mecanismo
a correo de erros feita pela DNA polimerase. A exonuclease 35 atua na correo dos erros que
porventura ocorram na fita recm-sintetizada. Portanto, quando uma base incorreta incorporada ela ser
preferencialmente removida pela atividade da exonuclease 35, a qual requer um primer unido por pontes
de hidrognio fita-molde para que a sntese continue, em vez de ser usada para continuar a sntese
(aumenta a exatido da replicao em 100 a 1000 vezes). A atividade de correo de erros da DNA
polimerase combinada com a habilidade em evitar a introduo de bases incorreta suficiente para reduzir
frequncia de erros na replicao em 10 a nona. Portanto, h uma seleo dos nucleotdeos, uma reviso
se eles foram colocados errado, e, se ainda houver erro, as enzimas que atuam no mau pareamento trocam
esse que foi colocado errado por outro certo.
OBS: A importncia do mecanismo de correo de erros pode explicar o fato de que as DNAS polimerases exigirem a presena de um primer e catalisarem somente na direo 53. Quando o DNA sintetizado na direo 53 a energia necessria para a polimerizao deriva da hidrlise do grupo 5-trifosfato de um dNTP livre e ele adicionado a um grupo 3 hidroxil da cadeia nascente. Se a DNA fosse sintetizado na direo 35 a energia da polimerizao deveria ser derivada da hidrlise de um grupo 5-trisfosfato do nucleotdeo terminal j incorporado ao DNA. Com isso, ficaria eliminada a possibilidade da edio de erros, j que a remoo do nucleotdeo erroneamente pareado tambm removeria o grupo 5 trifosfato necessrio como fonte de energia para extenso da cadeia.
Alteraes espontneas no DNA: depurinao (perda de 5000 bases pricas por dia); desaminao
(100 bases por clula por dia); bases danificadas por metabolitos reativos ou produtos qumicos; formao
de dmeros de pirimidinas (radiao UV).
10
Depurinao , desaminao e agentes qumicos: Na primeira a guanina perdida e fica apenas o acar e o fosfato. Na segunda h perda da amina da citosina que se transforma em uracil ou da adenina que se transforma em hipoxantina. A timina no perde amina. Agentes qumicos tambm alteram a estrutura qumica da molcula como com a adio do radical metila que faz com que a guanina faa um pareamento com a timina ao invs da citosina, mudando muda a sequncia de nucleotdeo da molcula, alm de tambm pode distorcer a molcula causando quebra.
Mutaes produzidas pela ausncia de reparo no DNA: dasaminao da citosina convertida em uracila, se no houver reparo vai haver mal pareamento (troca de pareamento). Nesse caso o dano no to grave, a troca pode at nem mudar a protena produzida. Na depurinao h uma remoo ficando somente 3 nucleotdeos, podendo influenciar em toda sequencia seguinte produzindo, a partir daquele ponto da mutao, protenas totalmente diferentes a leitura ser toda errada.
O DNA, assim como qualquer outra molcula pode sofrer uma variedade de reaes qumicas. Contudo, uma vez que o DNA serve que cpia permanente do genoma celular, mudanas na sua estrutura so de consequncias muito mais profundas do que alteraes em outros componentes celulares, tais como RNA e protenas. As mutaes podem ser resultantes de incorporaes incorretas de bases durante a replicao, alm de alteraes qumicas de maneira espontnea ou como resultado da exposio a agentes qumicos ou radiao ionizante. Essas leses podem bloquear a replicao ou a transcrio, podendo resultar em uma alta frequncia de mutaes que so inaceitveis para a reproduo celular. Portanto, as clulas desenvolveram mecanismos de reparo para as leses que podem ser geradas no DNA. Os mecanismos de reparo do DNA podem ocorrer de forma espontnea, natural, direta, por enzimas j no sistema ou pode ser por reverso direta ou exciso. Eles podem ser divididos em duas classes: REVERSO DIRETA DA REAO QUMICA RESPONSVEL PELO DANO NO DNA
Somente alguns poucos tipos de leses no DNA so reparados desta maneira, particularmente os dmeros de pirimidina que resultam da exposio luz UV e resduos de guanina alquilados que foram modificados pela adio de grupos metila ou etila na posio O6 do anel purnico. A luz UV uma das principais fontes de dano ao DNA e a exposio a essa radiao UV solar a cauda da maioria dos tipos de cncer de pele humano.
11
DMEROS DE PIRIMIDINA/TIMINA: principal tipo de leso induzida por luz UV. As pirimidinas adjacentes de uma mesma fita de DNA so unidas pela formao de um anel ciclobutano, anel este resultante da situao de duplas entre carbonos 5 e 6. Esses dmeros distorce a cadeia de DNA e bloqueia a transcrio ou a replicao local podendo provocar uma distoro na molcula e quebra no DNA. O reparo est relacionado com a habilidade das clulas de sobreviverem irradiao com luz UV, nossas clulas tem que reparar essas alteraes que acontecem espontaneamente. O reparo se d pela reverso direta da reao de dimerizao por fotorreativao em que a energia derivada da luz visvel utilizada para quebrar a estrutura do anel ciclobutano. A fotorreativao no universal, muitas espcies no apresentam este tipo de mecanismo de reparo do DNA lesado. E. coli, leveduras, fazem esse reparo diretamente na leso provocada por UV ns, humanos, no conseguimos realizar esse reparo espontneo, por isso pode levar ao cncer de pele.
REMOO DE BASES ALTERADAS SEGUIDA POR SUBSTITUIO COM DNA RECM-SINTETIZADO
o REPARO POR EXCISO: forma mais geral de reparar uma ampla variedade de alteraes
qumicas no DNA. Neste reparo o DNA lesado identificado e removido como bases livres ou
nucleotdeos. A falha resultante preenchida atravs de uma nova fita de DNA, usando a
fita complementar intacta como molde. Trs tipos de reparo por exciso:
REAO DE AGENTES ALQUILANTES/AGENTES QUMICOS: agentes alquilantes so reativos capazes de transferir grupos metila ou etila para base do DNA, modificando quimicamente essa base. Um tipo importante a metilao na posio O6 da guanina, uma vez que o produto resultante, O6-metilguanina, forma pareamento com a timina em vez de citosina. Esta leso pode ser reparada por uma enzima chamada de O6-metilguanina metiltransferase que transfere o grupo metil para um resduo de cistena em seu centro ativo. Assim, a guanina original restaurada. Essas enzimas esto disseminadas tanto em procariotos quanto em eucariotos, incluindo humanos.
12
Exciso de base: reparo de DNA contendo uracil. Uma nica base lesada identificada e removida da molcula de DNA. O uracil pode aparecer no DNA por 2 formas: pode ser incorporado no lugar da timina durante a sntese do DNA ou pode ser formado no DNA pela desaminao da citosina. O segundo mecanismo mais importante porque altera o padro normal de complementaridade do pareamento de bases, representando um evento mutagnico. A exciso do uracil feita pela enzima DNA glicosilase que cliva a ligao entre a uracil e a desoxirribose. Esta reao produz um acar+fosfato sem a base correspondente ligada. Essa enzima tambm removem outras bases anormais incluindo a hipoxantina formada pela desaminao da adenima, dmeros de primidina, purinas alquiladas e bases lesadas por oxidao ou radiaes ionizantes. Stios AP (apurnico) so formados como resultado de perdas espontneas das bases pricas o que ocorre com grande frequncia em clulas normais. Esses stios so reparados por uma endonuclease que cliva regies adjacentes ao stio AP. A poro desoxirribose restante removida (desoxirribose fosfodiesterase) e a falha de uma base preenchida pela ao da DNA polimerase e da ligase.
Exciso de nucleotdeo: Identifica uma variedade maior de bases lesadas que distorcem a molcula de DNA, incluindo dmeros de pirimidina induzidos por UV e grupos volumosos adicionados s bases como resultado da reao de muitos carcingenos com o DNA. Neste tipo de reparo as bases lesadas so removidas como parte de um oligonucleotdeo contendo a leso. Este reparo catalisado por enzimas. Primeiro h a identificao da leso e clivagem por uma nuclease 35 adjacentes ao stio lesado, respectivamente, excisando um nucleotdeo que consiste em 12 ou 13 bases (excinuclease). Depois a helicase vai entrar em ao para desenrolar a fita e posterior remoo do oligonucleotdeo contendo a leso da estrutura de fita dupla do DNA. Por fim, a DNA polimerase preenche a falha e a selada pela ligase. Quando, em humanos, existem defeitos nos genes que codificam essas protenas de reparo a pessoa desenvolve a doena (xeroderma pigmentoso pessoas sensveis a luz UV e desenvolvem cncer de pele mltiplos nas regies do corpo expostas a luz solar).
OBS: O reparo tambm pode ocorrer ao mesmo tempo em que ocorre a transcrio onde a RNA polimerase bloqueada e assim protenas de exciso do nucleotdeo so recrutadas para reparar o dano (reparo acoplado transcrio).
Reparo de malpareamento, de mismatch repair: identifica bases malpareadas que so incorporadas durante a replicao do DNA. Muitas dessas bases malpareadas so removidas pela atividade de correo de erros da DNA polimerase. Aquelas que escapam a este mecanismo so mais tarde corrigidas pelo sistema de reparo de malpareamento que faz uma varredura do DNA recm-replicado. As enzimas deste sistema so capazes de identificar e remover especificamente a base malpareada da fita recm-sintetizada, permitindo que o erro seja corrigido e a sequncia original, restaurada. Em E. coli a habilidade do sistema em distinguir entre as fitas parental e recm-sintetizada est baseada no fato que o DNA desta bactria modificado por metilao dos resduos de adenina presentes na sequncia GATC. Uma vez que a metilao ocorre aps a replicao, as fitas recm-sintetizadas no esto metiladas e podem ser identificadas pelas enzimas do sistema de malpereamento. A protena MutS identifica o malpareamento e forma um complexo formado por outras duas protenas (MutL e
13
MutH). A ltima uma endonuclease que cliva a fita de DNA no metilada na sequncia GATC. MutL e MutS agem conjuntamente como uma exonuclease e uma helicase para remover o DNA sendo a falha preenchida pela DNA polimerase e ligase. Em eucarioto, o mecanismo similar apesar da forma de identificao das fitas recm-sintetizada ser diferente da de E. coli. A identificao ocorre por quebras em uma nica fita (que estariam presentes em DNA recm-replicado) ou de associaes dos homlogos eucariticos de MutS e MutL com a maquinaria de replicao que indica a fita a ser reparada. Os homlogos se ligam a base malpareada e direcionam a remoo do DNA entra a quebra na fita e o malpareamento. Mutaes nesses homlogos so responsveis por um tipo hereditrio de cncer de clon, o HNPCC. PORTANTO: Um nucleotdeo mal pareado com o outro mas qual a fita que ta pareando errado Em E. coli a fita velha sofre metilao em alguns pontos e esse sinal de ausncia de metilao que indica o mal pareamento. No eucarioto ocorre uma quebra na fita induzida por uma distoro que onde tem a base mal pareada. As protenas de reparo identificam em qual das duas fitas ocorreu o mal pareamento para reparar o dano.
REPARO SUJEITO A ERRO: Se os sistemas anteriores falharem, ou seja, se mesmo depois da replicao ainda permaneam erros, a clula possui mecanismos alternativos para lidar com o DNA danificado, na forquilha de replicao. As clulas possuem DNA polimerases especializadas que so capazes de replicar sobre um stios de dano de DNA. A replicao do DNA danificado por essas polimerases especializadas pode levar a frequente incorporao de bases incorretas, por isso, essa forma de lidar com o dano denominada reparo sujeito a erro. Essa enzima, denominada polimerase V induzida em resposta a extensa irradiao com UV e pode sintetizar uma nova fita de DNA sobre um dmero de timina. Elas so especializadas em inserir a base correta na posio complementar s leses especficas do DNA danificado, sendo, por isso, capazes de sintetizar corretamente uma nova fita, usando como molde algumas formas de DNA danificado. Dmeros de timina replicao bloqueada polimerase sujeita a erro insere AA na fita complementar retomada da replicao por uma polimerase normal dmero de timina removido por exciso de nucleotdeo. So capazes de inserir bases corretas somente a algumas formas de dano.
14
2- Transcrio do DNA
INTRODUO: O DNA genmico no direciona a sntese proteica diretamente, mas utiliza o RNA como uma
molcula intermediria. Quando a clula necessita de uma protena especfica, a sequncia de
nucleotdeos da regio apropriada de uma molcula de DNA em um cromossomo inicialmente
copiada na forma de RNA (transcrio). As cpias de RNA a partir do segmento de DNA so
usadas diretamente como moldes para direcionar a sntese proteica (traduo). Ou seja, DNA RNA Protena (Dogma Central da Biologia Molecular). A transcrio e a traduo so os
meios que as clulas leem e
expressam as instrues genticas
dos seus genes.
O primeiro passo da clula para ler a informao
necessria a partir de suas instrues genticas a
cpia de uma parcela especfica da sequncia de
nucleotdeos de um gene (DNA) sob a forma de
uma sequncia de nucleotdeos de RNA. H
diferenas qumicas entre a informao na forma
de RNA e DNA, mas a linguagem de ambos a
mesma.
O QUE O RNA?
REPARO POR RECOMBINAO: substituio do DNA danificado por recombinao com uma molcula ntegra. Usado para reparar danos durante a replicao como dmeros de timina ou outras leses que no podem ser copiadas pelas DNA polimerases replicativas normais em que bloqueia o avano de uma forquilha de replicao. Ele dependente de uma das fitas do DNA parental estar ntegra e ter sido copiada durante a replicao para gerar uma molcula-filha normal, que ento pode ser usada para reparar a fita danificada. A replicao normal bloqueada por um dmero de timina em uma das fitas de DNA. Na regio posterior ao stio lesado a replicao pode ser iniciada mediante sntese de um fragmento de Okazaki e prosseguir ao longo da fita-molde lesada. Como resultado formada uma fita-filha que apresenta uma falha na regio oposta ao stio lesado, por recombinao entre as sequncias homlogas do DNA. Uma vez que a falha na regio previamente intacta est localizada oposta outra regio ntegra, esta pode ser preenchida pela DNA polimerase. Apesar da outra fita parental ainda apresentar leso original, a leso agora est em uma regio oposta a fita normal, podendo se alvo do mecanismo de reparo por exciso. Importante para reparar quebras das fitas duplas feitas por radiao ionizante (raio X) e por algumas substncias qumicas. Os genes responsveis pelo cncer de mama hereditrio codificam protenas envolvidas no reparo de quebra da fita dupla por recombinao homloga. Ocorre um emprstimo da fita parental.
15
O RNA um polmero linear composto de 4 tipos diferentes de subunidades nucleotdicas
unidas entre si por ligaes fosfodister. A diferena qumica entre o RNA e o DNA so: 1) os
nucleotdeos do RNA so ribonucleotdeos (contm o acar ribose em vez de desoxirribose); 2) o
RNA contm as bases adenina(A), guanina(G), citosina(C) e uracila(U), ao invs de timina(T).
OBS: As propriedades de complementaridade por pareamento de bases descritas para o DNA
tambm se aplicam para o RNA (G-C, A-U).
DNA X RNA:
Apesar da diferena qumica ser pequena, a
diferena estrutural entre o DNA e o RNA
muito grande. O DNA sempre se encontra nas
clulas sob a forma de uma hlice de fita dupla e
longa, j o RNA se apresenta como fita simples e
curta. Essa conformao do RNA lhe confere
liberdade de dobrar- se sob diversas formas. Sendo
assim, essa capacidade forma estruturas
tridimensionais complexas que sero
responsveis por funes estruturais e catalticas.
TRANSCRIO: A transcrio difere da replicao em vrios aspectos: 1) a fita de RNA no permanece
ligada por ligaes de hidrognio fita de DNA-molde; 2) imediatamente aps a regio onde os
ribonucleotdeos foram adicionados, a cadeia de RNA deslocada e a hlice de DNA se reassocia
e dessa forma, as molculas de RNA produzidas pela transcrio so liberadas do DNA-molde sob a
forma de fita simples; e 3) como esses RNAs so copiados unicamente de uma regio definida do
DNA, as molculas de RNA so muito menores que as molculas de DNA.
ENZIMAS QUE REALIZAM A TRANSCRIO: A principal enzima responsvel pela sntese do RNA a RNA-polimerase. uma enzima
complexa composta de mltiplas cadeias polipeptdicas. A enzima completa da E. coli composta
pelas subunidades: , , , e . A subunidade est ligada de forma relativamente fraca e pode dissociar-se das demais subunidades e essa subunidade no necessria para a atividade bsica
cataltica da enzima.
As enzimas que realizam a transcrio so as RNA-polimerases. Essas enzimas catalisam a
formao de ligaes fosfodister que conectam os nucleotdeos entre si. A RNA-polimerase move-
se sobre o DNA desespiralizando a dupla-hlice expondo novas regies para o pareamento de
bases por complementaridade. A cadeia de RNA estendida em um nucleotdeo por vez na
direo 5-3. OBS: A hidrlise de ligaes altamente energticas fornece energia necessria para impulsionar a reao. OBS: A medida que o RNA est sendo sintetizado, sua liberao quase
imediata da fita de DNA, fazendo com que muitas cpias de RNA podem ser produzidas a partir
de um mesmo gene em um perodo de tempo pequeno.
A sequncia de DNA na qual a RNA polimerase se liga para iniciar a transcrio de um gene
chamada de promotor. A subunidade liga-se especificamente a sequncias presentes tanto na
regio promotora -35 quanto na regio -10.
16
Durante o alogamento, a polimerase permanece associada com o seu molde enquanto
continua a sntese de RNAs. medida que se move, a polimerase desenrola o DNA-molde sua
frente e o enrola novamente aps a sua passagem. A sntese de RNA prossegue at que a
polimerase encontre um sinal de terminao, ponto no qual a transcrio pra, o RNA liberado da
enzima que se dissocia do molde do DNA.
DNA X RNA-POLIMERASE: RNA e DNA-polimerase: 1)a RNA-polimerase catalisa ligao de ribonucleotdeos;
2)diferentemente da DNA-polimerase, a RNA-polimerase pode comear a sntese de uma cadeia de
RNA sem precisar de um iniciador (primer). Essas diferenas ocorrem porque o RNA,
diferentemente do DNA, no estoca informao gentica permanentemente nas clulas e as
consequncias de um erro na transcrio do RNA so muito menos significativos do que aquelas
na replicao do DNA. OBS: Embora as RNA-polimerases no sejam to exatas quanto as DNA-
polimerases, elas tm um pequeno mecanismo de correo Se um ribonucleotdeo for adicionado incorretamente, a polimerase pode retornar e o stio ativo da enzima pode realizar um
mecanismo de exciso e o ribonucleotdeo liberado.
TIPOS DE RNA: As clulas produzem diversos tipos de RNA: 1)RNA-mensageiro (mRNA): molculas que
so copiadas a partir dos genes (DNA) e que definem a sntese de protenas; 2)RNA-nuclear
(snRNA): pequenos RNAs que direcionam o splicing (exciso de ntrons) do pr-RNA para formar
o mRNA; 3)RNA-ribossomal (rRNA): forma o cerne dos ribossomos e catalisam a sntese
proteica; 4)RNA-transportador (tRNA): formam os adaptadores que selecionam aminocidos e os
colocam no local adequado nos ribossomos para serem incorporados em protenas; 5)RNA-
citoplasmatico (scRNA): participa do transporte intracelular de protenas; 6)RNA-de interferncia
(siRNA): participa na regulao da expresso gnica.
Cada segmento transcrito de DNA chamado de unidade de transcrio. Nos eucariotos,
uma unidade de transcrio carrega apenas a informao de um nico gene, portanto codifica para
uma nica molcula de RNA ou para uma nica protena. J nos procariotos, um conjunto de
genes adjacentes transcrito como uma unidade e a molcula de mRNA resultante carrega
informao para vrias protenas distintas.
Para transcrever um gene com preciso, a RNA-polimerase deve reconhecer onde ela inicia
e termina no genoma. A maneira que isso feito difere nos organismos eucariotos e procariotos.
OBS: A iniciao da transcrio extremamente importante, uma vez que regula quais as protenas
que devem ser produzidas e com que frequncia.
TRANSCRIO EM PROCARIOTOS:
17
TRANSCRIO PROCARIOTOS A transcrio em procariotos se inicia com a associao de um fator sigma que se
associa RNA-polimerase, formando a holoenzima RNA-
polimerase. Esse complexo enzimtico se adere fracamente ao
DNA bacteriano at chegar a uma regio denominada de
promotor (sequncia especial de nucleotdeos indicando o
ponto inicial para a sntese de RNA), na qual a RNA-polimerase
adere-se fortemente ao DNA. OBS: Quem reconhece o stio de
iniciao o fator sigma. Aps a RNA-polimerase aderir-se
firmemente ao DNA, ela abre a dupla-hlice para expor uma
pequena quantidade de nucleotdeos em cada fita e uma das
fitas serve de molde para o incio da transcrio. Alguns
nucleotdeos so adicionados e aps cerca de 10 nucleotdeos
de RNA serem sintetizados, a enzima quebra as interaes
com o promotor e o fator sigma liberado. A partir desse
momento, a RNA-polimerase desliza sobre o DNA e vai
sintetizando RNA e, quando se depara com o terminador
(segundo sinal), a polimerase para e libera tanto a cadeia
molde de DNA quanto a cadeia de RNA sintetizada. OBS: Em
bactrias, molculas de RNA so sintetizadas por um nico
tipo de RNA-polimerase. OBS: Tanto a polimerase quanto o
fator sigma so reciclveis e podem se reassociar para
comear outro processo de transcrio.
O sinal de terminao consiste de uma
fita de pares de nucleotdeos A-T,
precedida por uma sequncia de DNA
duplamente simtrica, a qual, quando
transcrita em RNA, dobra-se em uma
estrutura de grampo de cabelo. Essa
conformao auxilia a empurrar o stio
ativo da RNA-polimerase, impedindo a
sntese do RNA e fazendo com que essa
enzima se desligue do DNA.
18
A escolha da fita molde depende da direo da
enzima RNA-polimerase. No caso dessa
figura, como a RNA-polimerase est indo para
a esquerda, a fita molde a de cima e na figura
abaixo, como a RNA-polimerase est indo para
a direita, a fita molde a de baixo.
TRANSCRIO EM EUCARIOTOS: A transcrio em eucariotos mais complexa e pode ser realizada a partir de 3 enzimas
diferentes: a RNA-polimerase I, RNA-polimerase II e RNA-polimerase III. As 3 so
estruturalmente similares mas transcrevem diferentes tipos de genes. As RNA-polimerases I e III
transcrevem os genes que codificam o tRNA, rRNA e vrios pequenos RNAs. A RNA-polimerase
II transcreve a grande maioria dos genes, inclusive todos aqueles que codificam protenas. Para que
a RNA-polimerase procaritica funcione transcrevendo o DNA, ela necessita apenas do fator
sigma (protena adicional), no entanto a RNA-polimerase eucaritica requer diversas protenas
adicionais (coletivamente denominadas de fatores gerais de transcrio). Alm dessa diferena, a
iniciao da transcrio eucaritica precisa lidar com o DNA empacotado em nucleossomos e sob
outras formas de estruturao da cromatina, caractersticas ausentes dos cromossomos bacterianos.
Os fatores gerais de transcrio ajudam a posicionar a RNA-polimerase eucaritica
corretamente sobre o promotor, auxiliam na separao das duas fitas de DNA para permitir que a
transcrio se inicie e liberam a RNA-polimerase do promotor para deslizar sobre a fita de DNA.
19
O fator de transcrio TFIID, a partir da sua
subunidade TBP, reconhece e se liga ao
promotor (que contm uma sequncia de
DNA denominada de TATA box) e que est
localizado a 25 nucleotdeos do incio da
transcrio. Essa ligao provoca uma
mudana conformacional na molcula de
DNA que faz com que outros fatores gerais
de transcrio se associem no promotor,
inclusive a RNA-polimerase II. Um fator
importante que se liga posteriormente o
TFIIH que contm uma DNA-helicase que
hidrolisa o ATP e permite que a fita dupla se
desespiralize e tambm contm uma cinase
que fosforila a cauda (CTD) da RNA-
polimerase II para que ela seja liberada dos
fatores gerais de transcrio e possa deslizar
na fita molde de DNA. OBS: A RNA-
polimerase II sofre diversas mudanas
conformacionais nesse processo que
auxiliam no fortalecimento da sua interao
com o DNA e adquire novas protenas que
lhe permitem transcrever por longas
distncias (por vrias horas) sem se
dissociar do DNA.
20
A polimerase II tambm precisa de
protenas modificadoras de cromatina,
ativadoras e mediadoras para iniciar a
transcrio. As protenas reguladoras de
genes (ativadores transcricionais) se
ligam a sequncias especficas no DNA e
ajudam a atrair a RNA-polimerase II para
o ponto de incio da transcrio. Alm
dessas protenas, a iniciao da transcrio
necessita de um complexo proteico
denominado mediador, o qual permite que
as protenas ativadoras se liguem
adequadamente com a polimerase II e com
os fatores gerais de transcrio. O
recrutamento de enzimas modificadoras
de cromatina (complexos remodeladores
de cromatina e enzimas modificadoras de
histonas) necessrio para que a
transcrio possa ocorrer.
Nas clulas eucariticas, a molcula de
RNA produzida por transcrio contm
tanto sequncias codificantes (xons) e
no-codificantes (ntrons). Antes da
molcula de RNA ser traduzida em
protena, as duas extremidades do RNA
so modificadas, os ntrons so
removidos por reao de RNA splicing
catalisada enzimaticamente e o mRNA
resultante exportado para o citoplasma
(onde ser traduzido). OBS: O splicing
pode ser simultneo transcrio do
RNA. J nos procariotos, a extremidade
5 do mRNA produzida a partir da iniciao da transcrio e a extremidade 3
produzida a partir da terminao da
transcrio. Como as clulas procariticas
no contm ncleo, a transcrio e
traduo ocorrem no mesmo lugar.
21
REGULAO DA TRANSCRIO GNICA: OS REPRESSORES E O CONTROLE NEGATIVO DA TRANSCRIO (Procariotos):
Controle negativo Operon lac. O gene i codifica para um repressor
que, na ausncia de lactose, liga-se ao
operador (o) e interfere com a ligao
da RNA polimerase ao promotor,
bloqueando a transcrio dos trs
genes estruturais (z- galactosidade, y-lactose permease ou a-transacetilase).
A lactose induz a expresso do operon
por ligao ao repressor impedindo,
assim, que o repressor se ligue ao
operador.
Controle negativo Operon Triptofano
Presena de triptofano repressor ativo; Ausncia de
triptofano RNA polimerase consegue transcrever o gene.
CONTROLE POSITIVO DA TRANSCRIO (Operon lac):
22
Controle positivo Operon lac. O AMP cclico liga-se protena ativadora de
catablito (CAP) e estimula vrios operons
relacionados com o metabolismo de acares
alternativos, como a lactose. A protena CAP interage
com a subunidade da RNA polimerase para facilitar a ligao da polimerase ao promotor.
SPLICING DO PR-mRNA: Os genes eucariticos so encontrados sob a forma de pequenos pedaos de sequncias
codificantes (sequncias expressas ou xons) intercaladas por sequncias muito mais longas, as
sequncias intervenientes ou ntrons. Dessa forma, a poro codificante de um gene eucaritico ,
em geral, apenas uma pequena frao de comprimento do gene. Todas as sequncias de ntrons e
xons so transcritas em RNA. As sequncias dos ntrons so removidas do RNA recentemente
sintetizado por meio de um processo denominado de splicing de RNA (splicing do precursor de
mRNA ou pr-mRNA). OBS: Somente aps o splicing e o processamento das extremidades 5 e 3 esse RNA ser denominado mRNA.
23
Reao de splicing do pr-mRNA.
No primeiro passo, um nucleotdeo de adenina
especfico na sequncia do ntron ataca a regio 5 de splicing e corta a estrutura de acar-fosfato do
RNA nesse ponto. A extremidade 5 cortada do ntron
torna-se covalentemente ligada ao nucleotdeo de
adenina, criando assim uma ala na molcula de
RNA. A extremidade 3 OH livre liberada da sequncia do xon reage com o incio da sequncia do
xon seguinte, unindo os dois xons e liberando a
sequncia do intron em forma de lao. Os dois xons
se unem formando uma sequncia codificante
contnua e a sequncia do ntron liberada e
degradada no momento adequado. OBS: A
maquinaria que catalisa o splicing do pr-RNA
complexa. Essa complexidade necessria para
assegurar que o splicing seja exato.
O splicing de RNA tambm apresenta uma vantagem. Os transcritos de muitos genes
eucariticos sofrem splicing de diferentes maneiras (splicing alternativo), permitindo que um mesmo
gene produza um grupo correspondente de diferentes protenas. Isso permite aos eucariotos
incrementar o j enorme potencial codificante de seus genomas.
O mecanismo de splicing de pr-mRNA implica que a maquinaria de splicing deve
reconhecer 3 regies: a regio de splicing 5, a regio de splicing 3 e o ponto da forquilha na
sequncia do ntron que forma a base do fragmento em lao a ser excisado. Cada um desses 3 stios
tem uma sequncia nucleotdica consenso, que similar entre os ntrons e fornece para a clula
dicas a respeito do local de onde deve ocorrer o splicing.
Sequncias consenso de nucleotdeos em
uma molcula de RNA que sinalizam o
incio e o final da maioria dos ntrons
humanos.
Apenas 3 blocos de sequncia de
nucleotdeos so suficientes para a
remoo de um ntron; o restante do
ntron pode ser ocupado por qualquer
nucleotdeo. A, G, U e C so os
nucleotdeos padro do RNA; R representa
uma purina (A ou G) e Y representa uma
pirimidina (C ou U). O A em vermelho
forma o ponto de forquilha do lao
produzido pelo splicing. Somente GU no
incio do ntron e AG no seu final so
nucleotdeos invariantes nas sequncias
consenso do splicing.
24
SPLICEOSSOMO: As etapas-chave do splicing do RNA so realizadas por molculas de RNA e no por
protenas. Molculas especializadas de RNA reconhecem as sequncias nucleotdicas que
especificam onde o splicing deve ocorrer e tambm participam na qumica do splicing. Essas
molculas, conhecidas como snRNAs so relativamente pequenas e existem 5 delas: U1, U2, U4,
U5 e U6, envolvidas na principal forma de splicing do pr-mRNA. OBS: Cada molcula de snRNA
complexada com pelo menos 7 subunidades proteicas para formar uma snRNPs (pequena
ribonucleoprotena nuclear). As snRNPs formam o cerne do spliceossomo.
Mecanismo de splicing do pr-
mRNA.
No primeiro momento a snRNP U1
se liga com a juno 5 do splicing, posteriormente a snRNP U2 se liga
base nitrogenada adenina (regio do
ponto de forquilha) e logo aps o
complexo U4/U6 e U5 formam o
lao. O complexo U4 e U6 esto
unidos firmemente pelas interaes
de pares de bases. Aps a formao
do lao, o stio 5 clivado e, posteriormente, o complexo U5 liga-
se ao stio 3 do splicing e cliva-o. O ntron removido, restando apenas
os xons, formando o mRNA.
Os estgios iniciais do splicing ocorrem medida que as molculas de pr-mRNA esto
sendo sintetizadas por uma RNA-polimerase II. Enquanto a transcrio ocorre, a cauda fosforilada
da RNA-polimerase carreia vrios componentes do spliceossomo e esses componentes so
diretamente transferidos da polimerase para o RNA, medida que esse RNA sintetizado. OBS:
Essa coordenao entre transcrio e splicing extremamente importante para evitar a retirada
inadequada de xons. OBS: Existem vrios sistemas de controle de qualidade que rapidamente
destroem mRNAs cujo splicing ocorreu de forma inadequada.
25
PROCESSAMENTO DO RNA: A polimerase no somente transcreve DNA em
RNA, mas tambm transporta protenas
processadoras do pr-mRNA em sua cauda que
sero transferidas para o RNA no momento
especifico. Quando a cauda da RNA-polimerase for
fosforilada, as protenas de capeamento se ligam
molcula de RNA na extremidade 5 que est sendo
sintetizada. OBS: A cauda da RNA-polimerase
extensivamente fosforilada, fazendo com que
protenas de splicing e de processamento 3 sejam posicionadas para agir sobre o RNA. OBS: Uma vez
que a polimerase II termina de transcrever, ela
liberada do DNA, seus fosfatos so removidos e ela
pode reiniciar a transcrio. Apenas essa forma
desfosforilada que pode iniciar a transcrio.
A extremidade 5 de um pr-mRNA produzido pela RNA-polimerase II capeada quase que imediatamente sua sada da RNA-polimerase. medida que a polimerase continua seu
movimento ao longo de um gene, os componentes do spliceossomo renem-se sobre o RNA e
determinam os limites entre os xons e os ntrons. Quando a RNA-polimerase se aproxima do final
de um gene, um mecanismo similar assegura que a extremidade 3 do pr-mRNA seja corretamente processada. A extremidade 3 de cada molcula de RNA especificada por um sinal codificado no
genoma. Duas protenas so extremamente importantes nesse processo: fator de estimulao
clivagem (CstF) e fator de especificidade de clivagem e poliadenilao (CPSF). O RNA
clivado e uma enzima chamada de poli-A-polimerase (PAP) adiciona, um a um, aproximadamente
200 nucleotdeos extremidade 3 (produzida pela clivagem, a partir das duas protenas j citadas).
OBS: A PAP no necessita de um molde, portanto a cauda de poli-A dos mRNAs eucariticos no
est diretamente codificada no genoma. Abaixo, imagem para ilustrar.
26
3-TRANSCRIO E TRADUO
DNA - DNA: Replicao
DNA - RNA: Transcrio
RNA - Protena: Traduo
Traduo: De RNA Protena Sntese protica: Traduo o nome utilizado para designar o processo de sntese de protenas. um processo
biolgico no qual a sequncia nucleotdica de uma molcula de mRNA (RNA mensageiro)
utilizada para ordenar (servir como molde p/) a sntese de uma cadeia polipeptdica com sequncia
de aminocidos que determina uma protena. Ocorre no citoplasma. As protenas so os efetores da
maioria dos processos celulares, executando uma grande quantidade de tarefas que so dirigidas pela
informao codificada no DNA genmico. A traduo a etapa final da expresso gnica. Aps a
traduo do DNAm a cadeia polipeptdica dobra-se na conformao tridimensional e sofre varias
etapas de processamento at chegar a sua forma ativa.
Todos os RNAs mensageiros so lidos na direo de 5 para 3 e as cadeias polipeptdicas so sintetizadas da extremidade amina para a carboxila terminal, cada aminocido especificado por 3
bases nitrogenadas que igual a um Cdon no RNAm, por exemplo as bases Uracila, citosina e
uracila unidas nessa ordem formam um cdon UCU que corresponde ao aminocido serina, a unio
de uma sequncia de aminocidos formar uma protena. A traduo realizada nos ribossomos com
os RNAs transportadores servindo como adaptadores entre o molde de RNAm e os aminocidos que
esto sendo incorporados a protena. Envolve interaes com RNAm, RNAr, RNAt e protenas
necessrias para traduo.
Obs: Existem enzimas como: Aminoacil-RNAt sintetase cujo nome real (esse um nome genrico) vai depender do aminocido que est associado. (sintetiza) ela funciona como um
adaptador, sua funo inserir e a enzima Peptidil transferase que cliva o aminocido (RNAr)
27
O Cdigo Gentico: cada cdon lido vai determinar um aminocido, o cdon AUG sempre
codifica o aminocido metilamina e sempre vai estar presente em qualquer protena. Os cdons so
universais. O cdon de terminao no codifica nada (UAA, UAG e UGA), s sinaliza a terminao.
de extrema importncia a presena de um cdon iniciador para definir um incio e para definir
como se dar a leitura da protena para que essa no seja traduzida aleatoriamente. Obs: A direo
sempre 5- 3. O CDIGO GENTICO
O genoma
mitocondrial humano
CDON
CDIGO
UNIVERSAL
CDIGO
MITOCONDRIAL
HUMANO
UGA PARADA Try
AGA Arg PARADA
AGG Arg PARADA
AUA Ile Met
Etapas da sntese protica
Incio: AUG
Alongamento
Trmino: UAA, UAG, UGA
1. RNAs transportadores Neste processo, molculas de RNA transportador (tRNA) operam a traduo reconhecendo as
sequncias nucleotdicas do RNAm e correlacionando-as com a sequncia que corresponde a
determinados aminocidos.
28
RNAs transportadores, RNAt. Assim
chamados porque sero os responsveis pelo
transporte de aminocidos at o local onde se
dar a sntese de protenas junto aos
ribossomos. So molculas de RNA de fita
simples, de pequeno tamanho, contendo,
cada uma, cerca de 75 a 85 nucleotdeos.
Cada fita de RNAt torce-se sobre si mesma,
adquirindo o aspecto de trevo, visto na figura
ao lado. Duas regies se destacam em cada
transportador: uma o local em que se ligar
o aminocido a ser transportado (que se
caracteriza por uma sequencia CCA no seu
3 terminal) e a outra corresponde ao trio de bases complementares do RNAt, chamado
anticdon, que forma uma ala que se encaixar no cdon correspondente do
RNAm. Anticdon o trio de bases do
RNAt, complementar do cdon do RNAm. Stios de Ligao do RNAt: Stios de Ligao: RNA Ribossomo
A Aminoacil insere a metilamina
P o stio da Peptidil, onde ela vai clivar o aminocido para que ele possa ser
inserido
E Sada
Alguns nucleotdeos incomuns nos
RNAt
Estrutura do RNAt
2. O ribossomo e o RNAr Estrutura dos ribossomos: So designados de acordo com sua taxa de sedimentao.
Procarioto- 70s e Eucarioto-80s
29
Na clula a traduo processada em estruturas chamadas de ribossomos, que posicionam
corretamente RNAs transportadores com RNAs mensageiros e catalisam as ligaes peptdicas entre
aminocidos para a sntese de protenas.
Os ribossomos so compostos por
duas subunidades e agem de maneira a
percorrer a totalidade da cadeia de RNA
mensageiro. O papel do RNA
transportador nesse processo seria o de
conectar os cdons do RNA mensageiro
com os devidos aminocidos espalhados
pelo citoplasma. Ao efetuar tal processo, o
ribossomo far a ligao peptdica entre os
cdons trazidos pelo RNA transportador,
gerando a fita protica.
Montagem
das Unidades
Ribossomais:
RNA
ribossmico
associando-se a
protenas
interagem
formando o
ribossomo
propriamente
dito. As fitas de
RNAr formaro
os ribossomos,
orgnulos
responsveis pela
leitura da
mensagem
contida no RNA
mensageiro;
Pareamento Oscilante (pareamento de cdon-anticdon atpico)
30
O pareamento de bases na terceira posio
relaxado, permitindo que o G parei com o U, e a
inosina (I) no anticndon parei com U, C ou A.
Nas figuras esto dois exemplos de pareamento
anormal de bases permitindo que o RNAt da
fenilalanina (Phe) reconhea cdons UUC ou
UUU e o RNAt da alanina (Ala) reconhea GCU,
GCC ou GCA.
Traduo: Sntese de Protenas
A molcula que fornece a informao gentica a ser traduzida o RNA mensageiro. Este
contm uma sequncia de nucleotdeos que lida, pelo RNA transportador (que possui uma srie
de anticdons) de trs em trs bases. Cada trinca de bases do RNA mensageiro representa
um cdon e est relacionada a um aminocido especfico. A insero de aminocidos na cadeia
polipeptdica crescente ocorre na mesma ordem em que os seus respectivos cdons aparecem na
molcula de RNA mensageiro. O RNA produzido que contm uma seqncia de bases nitrogenadas
transcrita do DNA um RNA mensageiro.
No
citoplasma,
ele ser um
dos
componente
s
participante
s da sntese
de
protenas,
juntamente
com outros
dois tipos
de RNA,
todos de fita
simples e
produzidos
segundo o
mesmo
31
processo
descrito
para o RNA
mensageiro.
A organizao de RNAm
A traduo no inicia na extremidade 5 do RNAm, ela comea em stios especficos de iniciao. As pores terminal 5 de RNAm de procariontes e eucariontes so sequencias no codificadoras (regies 5 no-traduzida). Os RNAm eucariontes eucariticos usualmente codificam para uma nica cadeia polipeptdica, mas muitos RNAs mensageiros procariticos codificam para
mltiplos polipeptdeos que so sintetizados a partir de stios de iniciao distintos. Em ambos tipos
celulares a traduo sempre inicia a partir do aminocido metionina (AUG). Algumas bactrias usam
o GUC, que geralmente codifica valina, mas quando se encontram no comeo de uma cadeia
polipeptdica vai direcionar a incorporao de metionina. Na maioria das bactrias e mitocndrias a
sntese proteica iniciada pela metionina modificada, enquanto que nos eucariotos pela no
modificada.
RNAm monocistrnico e policistrnico
Os RNAsm que codificam
mltiplos polipeptdeos so
chamados de policistrnicos.
E os que codificam para uma
nica cadeia polipeptdica so
chamados monocistrnicos.
A correspondncia entre uma trinca de nucleotdeos e um aminocido chamada de cdigo
gentico. Combinando os 4 nucleotdeos em triplas obtm-se 64 combinaes. Embora esse nmero
seja superior aos 20 aminocidos existentes, mais do que um cdon pode representar um mesmo
aminocido. Dentre os cdons possveis, 3 no especificam aminocidos, e referem-se a sinais de
terminao da sntese de um cadeia de aminocidos. Esses cdons so chamados de cdons de
parada. O cdigo gentico estabelece tambm um cdon de incio AUG, pelo qual comea o
processo de traduo do mRNA. Na maioria das protenas o cdon de incio especifica o aminocido
metionina, que tambm est presente no interior das cadeias. Os sinais que identificam os cdons de
iniciao so diferentes em procariotos e eucariotos.
Os cdons de iniciao em RNAs mensageiros bacterianos so precedidos por uma sequncia
especifica (shine-delgarno) que alinha o RNAm no ribossomo para a traduo pelo pareamento de
bases com uma sequencia complementar prxima ao 3 terminal do RNAr 16S. Essa interao permite que o ribossomo bacteriano inicie a traduo no s pela extremidade 5, mas tambm nos stios de iniciao internos de mensagens policistrnicas.
Os ribossomos reconhecem os RNAsm eucariticos pela ligao ao cap 7 metilguanosina em
sua extremidade 5. Os ribossomos, ento, procuram a partir co cap 5 um cdon de iniciao AUG.
32
Sequencias que rodeiam AUG afetam a eficincia da iniciao, de modo que, quando o 1 cdon
AUG desviado a traduo inicia a partir do AUG posterior.
Sumariamente, o processo de traduo realizado da seguinte maneira: ao combinar-se com os
ribossomos, o RNAm tem sua seqncia de cdons lida, e para cada codon o respectivo tRNA
atrado at os ribossomos, e pela complementariedade de bases feita a ligao entre o codon (do
mRNA) e o anticodon (do RNAt), liberando o aminocido carregado pelo tRNA que ento ligado
cadeia crescente do polipeptideo. Molculas de RNA transportador (=transfer RNA) agem como
adaptadores entre a seqncia codificante dos nucleotdeos do mRNA e o aminocido que
codificado. Uma ponta dessa molcula carrega o aminocido e uma outra ponta consiste de uma
seqncia de trs nucleotdeos conhecida como anticdon. A sntese da protena encerrada quando
os ribossomos encontram um cdon de parada no mRNA.
Os processos de transcrio e traduo dos procariotos e eucariotos apresentam diferenas
entre si. Dentre essas diferenas h duas principais. A primeira que em procariotos o processo de
traduo de um mRNA inicia-se antes que a transcrio do mesmo tenha se encerrado (a transcrio
e a traduo ocorrem concomitantemente). J nos eucariotos, a traduo iniciada somente aps a
finalizao da transcrio, e nesse caso o mRNA sai do ncleo para o citoplasma onde realizada a
traduo.
A segunda diferena que nos eucariotos o mRNA sofre modificaes antes de ser traduzido.
O produto da transcrio (o mRNA), chamado de transcrito primrio, sofre mudanas e somente aps
estas mudanas este mRNA agora maduro pode ser transportado do ncleo da clula para o citoplasma onde ocorrer o processo de traduo. Uma mudana importante sofrida pelo mRNA
antes de sair do ncleo a retirada dos introns. Os introns so pequenos pedaos de um gene que so
transcritos mas no participam do processo de traduo.
Somente participaro da montagem da protena os pedaos de um gene chamados de exons.
Alm das duas grandes diferenas acima, uma diferena mais peculiar que em eucariotos, um
transcrito contm apenas o produto de um nico gene, j em procariotos, um transcrito pode conter
mais de um gene pelo fato da grande maioria dos genes de procariotos estarem organizados na forma
de operons.
O processo de traduo (mecanismo)
De um modo geral, durante o processo de traduo, ocorre em primeiro lugar a ligao da
molcula de RNA mensageiro ao ribossoma. De seguida o transporte de aminocidos at ao
ribossoma pelas aminoacil tRNA sintetases, formam-se as ligaes peptdicas entre aminocidos e
33
assim a cadeia polipeptdica vai crescendo. Na presena de um codo stop, o complexo dissocia-se e
a traduo termina.
A informao contida na molcula de mRNA, ou seja, a sua sequncia de bases, organizada
em codes, isto , cada codo (3 bases) especfico para um aminocido. O cdigo gentico define a
atribuio entre codes e aminocidos. O mecanismo de traduo pode ser dividido em trs passos
principais: iniciao, alongamento e terminao.
Iniciao
Primeiro passo: ligao de iniciador especifico de RNAt metionil e do RNAm subunidade
ribossomal pequena. A subunidade grande liga o complexo, formando um ribossomo funcional.
Para iniciar a traduo em bacterias,
necessria a participao de vrios factores
chamados de factores de iniciao: IF1, IF2 e IF3
que se liga a subunidade ribossomal 30S. Ento o
aminocido o RNAm e o RNAt N-
formilmetionina iniciador se unem ao complexo,
com IF2 (ligado a GTP) reconhecendo
especificamente o RNAt iniciador. O IF3
liberado permite associao da subunidade 50S ao complexo hidrolise de GTP ligado ao IF2 liberao de IF1 e IF2 ligado a GDP formao de um complexo de iniciao 70S.
34
Em eucariotas, so necessrios mais do
que 3 factores de iniciao, requer no mnimo
10 pretenas, so designados por eIFs (fatores
eucariticos de iniciao. A traduo inicia
com os fatores eIF-1, eIF-1A, eIF-3, eIF-5
ligados a subunidade 40S e o eIF-2 (em
complexo com GTP) associado com o RNAt
metionil iniciador RNAm reconhecido levado ao ribossomo pelo grupo eIF-4. O cap
da extremidade 5 do mRNA reconhecido pelo eIF-4E. O fator eIF-4G liga-se ao eIF-4E
e a uma protena PABP (de ligao ao poli-A)
associada com a cauda de poli-A na
extremidade 3 do RNAm. Dessa forma, os fatores de iniciao reconhecem tanto a
extremidade 5 como a 3 dos RNAm e so responsveis pelo efeito estimulatrio da
poliadenilao na traduo. Os fatores de
iniciao eIF-4E e eIF-4G associado a eIF-4
e eIF-4B levam o RNAm a subunidade 40S,
com eIF-4G interagindo com eIF-3.
Subunidade 40S + RNAt metionil e eIFs
ligados, percorre o RNAm, at encontrar o
primeiro cdon de iniciao AUG eIF-5 desencadeia a hidrolise de GTP ligado ao eIF-
2 fatores de iniciao liberados unidade 60S une-se 40S complexo de iniciao 80S de clulas eucaritica.
Alongamento
O crescimento da cadeia polipeptdica ajudado por factores proteicos de alongamento
designados por EF-Tu, EF-Ts e EF-G.
O ribossomo tem 3 stios para ligao do RNAt (P-peptidil, A-aminoacil e E-sada). O tRNA
metionil iniciador ligado ao stio P. Ligao do RNAt aminoacil ao stio A pelo pareamento do
segundo cdon do RNAm. acompanhado at o ribossomo pelo fator de alongamento (EF-tu em procariotos r eEF-1 em eucariotos) ligado a GTP. A seleo correta do RNAt aminoacil em uma cadeia em crescimento a etapa crtica que determina a preciso da sntese proteica. A taxa de erro
de, aproximadamente, 0,001 isso se deve tambm por um centro de decodificao (na subunidade
pequena) que identifica os pares de bases corretos no cdon-anticdon e discrimina os pareamentos
incorretos. A insero correta de um aminoacil-RNAt no sitio A desencadeia uma mudana
conformacional induz a hidrolise de GTP ligado ao EF-tu (eEF-1) e a liberao do fator de alongamento ligado ao GDP. EF-tu (eEF-1) deixa o ribossomo ligao peptdica entreRNAt metionil iniciador no sitio Pe o segundo RNAt aminoacil no sitio A (reao catalisada pela
subunidade grande e participao do RNAr fazendo a identificao do pareamento correto entre o
cdon-anticdon) transferncia da metionina para o RNAt aminoacil no sitio A formando um RNAt peptidil nesta posio RNAt iniciador descarregado no sitio P.
Ocorre a translocao que necessita de outro fator de alongamento (EF-G procarioto e eEF-2
em eucarioto) acoplado a hidrlise de GTP. Durante a translocao o ribossomo move-se 3
nucleotdeos sobre o RNAm posicionando o prximo cdon em um siti A vazio translocao do
35
RNAt peptidil do stio A para o P RNAt descarregado vai do sitio P para o E. Novo RNAt aminoacil ligado ao sitio A liberao do RNAt descarregado do sitio E Ribossomo pronto para insero do prximo aminocido.
Converso requer outro fator de alongamento EF-Ts (eEF-1) que se une ao complexo EF-Tu GDP troca de GDP ligado por um GTP resultado da regenerao de EF-Tu GTP (que est pronto para acompanhar um novo RNAt aminoacil ao sitio A) comeando um novo ciclo de alongamento.
A regulao de EF-Tu pela ligao e hidrolise de GTP ilustra um modo comum de regulao
das atividades proteicas. (no cai na prova).
O alongamento continua at que um cdon de parada seja translocado no stio A do ribossomo.
As clulas no tem RNAt com anticdons complementares a esses, ao invs disso, elas tem fatores
de liberao que reconhecem os sinais e terminam a sntese proteica.
36
Regenerao do EF-Tu/GTP:
Esse complexo acompanha o RNAt aminoacil
ao ribossomo. O GTP ligado hidrolisado
quando o RNAt correto inserido, sendo que
o EF-Tu/GTP liberado. O complexo EF-
Tu/GDP inativado e incapaz de ligar outro
RNAt. Para que a traduo continue, o
complexo EF-Tu/GTP ativo deve ser
regenerado por outro fator, EF-Ts, que troca
GDP ligado pelo GTP livre.
Terminao
Os codes de terminao so: UAG,
UAA e UGA. Estes tripletos no so
reconhecidos por um tRNA mas sim por
factores proteicos chamados de fatores de
terminao, que abreviando, se designam
de RF-1 (UAA ou UAG) e RF-2 (UAA ou
UGA). Em eucariotas, existe um nico
fator de terminao que reconhece os trs
cdons Stop, UAG, UAA e UGA que o
eRF-1. Tem tambm os fatores de
liberao RF-3 e eRF-3 que no
reconhecem cdons de terminao, mas,
agem juntamente com o RF-1 (eRF-3) e
RF-2. Esses fatores unem-se a cdons de
terminao no sitio A e estimulam a
hidrolise da ligao entre o RNAt e a
cadeia polipeptdica no stio P liberao do polipeptdeo completo ribossomo dissocia-se nas subunidades 30S e 50S,
libertando o ltimo RNAt e o RNAm
molde.
Fatores de traduo
37
RNA - Traduo passo a
passo
A traduo um processo
no qual haver a leitura da
mensagem contida na molcula
de RNAm pelos ribossomos,
decodificando a linguagem de
cido nuclico para a linguagem
de protena. Cada RNAt em
soluo liga-se a um determinado
aminocido, formando-se uma
molcula chamada aminoacil-
RNAt, que conter, na
extremidade correspondente ao
anticdon, um trio de cdon do
RNAm. Para entendermos bem
este processo, vamos admitir que
ocorra a sntese de um peptdeo
contendo apenas sete
aminocidos, o que se dar a
partir da leitura de um RNAm
contendo sete cdons (21 bases
hidrogenadas). A leitura
(traduo) ser efetuada por um
ribossomo que se deslocar ao
longo do RNAm.
Esquematicamente na sntese protica teramos:
Um RNAm, processado no ncleo, contendo sete cdons (21 bases hidrogenadas) se dirige ao
citoplasma.
No citoplasma, um ribossomo se liga ao RNAm na extremidade correspondente ao incio da
leitura. Dois RNAt, carregando os seus respectivos aminocidos (metionina e alanina), prendem-se
ao ribossomo. Cada RNAt liga-se ao seu trio de bases (anticdon) ao trio de bases correspondentes
ao cdon do RNAm. Uma ligao peptdica une a metionina alanina.
O ribossomo se desloca ao longo do RNAm. O RNAt que carregava a metionina se desliga
do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminocido leucina, une o seu anticdon ao cdon
correspondente do RNAm. Uma ligao peptdica feita entre a leucina e a alanina.
O ribossomo novamente se desloca. O RNAt que carregava a alanina se desliga do
ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminocido cido glutmico encaixa-se no ribossomo.
Ocorre a unio do anticdon desse RNAt com o cdon correspondente do RNAm. Uma ligao
peptdica une o cido glutmico leucina.
Novo deslocamento do ribossomo. O quinto RNAt, carregando a aminocido glicina, se
encaixa no ribossomo. Ocorre a ligao peptdica da glicina com o cido glutmico.
Continua o deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm. O sexto RNAt, carregando o
aminocido serina, se encaixa no ribossomo. Uma ligao peptdica une a serina glicina.
Fim do deslocamento do ribossomo. O ltimo transportador, carregando o aminocido
triptofano, encaixa-se no ribossomo. Ocorre a ligao peptdica do triptofano com a serina. O RNAt
que carrega o triptofano se separa do ribossomo. O mesmo ocorre com o transportador que portava a
serina.
38
O peptdeo contendo sete aminocidos fica livre no citoplasma. Claro que outro ribossomo
pode se ligar ao RNAm, reiniciando o processo de traduo, que resultar em um novo peptdio.
Perceba, assim, que o RNAm contendo sete cdons (21 bases nitrogenadas) conduziu a sntese de um
peptdeo formado por sete aminocidos.
Os polirribossomos e a economia celular
Em algumas clulas, certas protenas
so produzidas em grande quantidade. Por
exemplo, a observao de glndulas
secretoras de certos hormnios de natureza
proteica (que so liberados para o sangue,
indo atuar em outros rgos do mesmo
organismo) mostra, em certos locais, uma
fileira de ribossomos efetuando a leitura do
mesmo RNA mensageiro. Assim, grandes
quantidades da mesma protena so
produzidas.
Ao conjunto de ribossomos, atuando
ao longo se um RNAm, d-se o nome de
polirribossomos.
Possveis destinos das protenas
O RNAm, ao sair do nucleo pode seguir dois
destinos:
Ser traduzido nos ribossomos do retculo
endoplasmtico rugoso - e esta protena ser
exportada para fora da clula passando pelo Golgi e
saindo por exocitose em forma de vesculas,
Ou ser traduzido nos ribossomas livres no
citoplasma - esta protena ento permanecer dentro
da clula, executando alguma importante funo. Ex.
Dentro do Golgi, ou livre no citoplasma.
Antibiticos e Sntese
Protica - Mecanismo
de Ao: Inibio da
Sntese Protica, pois
precisa matar ou inibir o
crescimento da bactria
sem ser toxico para a
clula. Por isso os
antibiticos que atacam
as clulas eucariticas
no so uteis
clinicamente, sendo
usados apenas
experimentalmente no
estudo da sntese
protica.
39
Chaperoninas e o Dobramento das Protenas- As chaperoninas tem funo de auxiliar o
dobramento quando necessrio, e evit-lo tambm. Impede o dobramento enquanto a protena est se
formando e promove o dobramento correto desta protena depois que ela se forma. (No cai na
prova)
A regulao da traduo
Um mecanismo de regulao a ligao de protenas repressoras que bloqueiam a traduo, a
sequncias especficas do RNAm. Ex ferritina (protena que armazena ferro) a traduo dela
regulada pelo fornecimento de ferro.
A regulao da traduo da
ferritina
O RNAm contm um elemento
de resposta ao ferro (IRE)
prximo ao seu cap 5. Na presena adequada de ferro, a
traduo do RNAm prossegue
normalmente. Se o ferro for
escasso uma protena (de
ligao ao elemento em
resposta ao ferro / IRE-BP)
liga-se ao IRE, bloqueando a
traduo.
Regulao da traduo por fatores de
iniciao
A forma ativa de eIF-2/GTP conduz o RNAt
metionil iniciador ao ribossomo. O eIF-2
depois liberado em forma inativa ligada ao
GDP. A fim de continuar a traduo, o eIF-
2deve ser reativado pelo eIF-2B, que troca
GTP por GDP. A traduo pode ser inibida
por proteinoquinases regulatrias que
fosforilam eIF-2 ou eIF-2B. Essas
fosforilaes bloqueiam a troca de GTP para
GDP eIF-2/GTP no pode ser regenerado.
Fosforilao proteica:
um importante fator de regulao do processo. Age regulando atravs de modificaes
covalentes. A fosforilao proteica catalisada por proteinoquinases. As proteinoquinases catalisam
a transferncia de um grupo fosfato do ATP para as cadeias laterais dos resduos de serina e treonina
(protena-serina/treonina quinases) ou tirosina (protena-tirosina quinases). As protenofosfatases
catalisam a remoam dos grupos fosfato destes mesmo aminocidos por hidrlise.
A ao combinada das proteinoquinases e fosfatases medeia a fosforilao reversvel de muitas
protenas celulares. Tambm funcionam como componentes de vias de transduo de sinais (quinase
ativa outra quinase pode agir em outra quinase), isso permite que transmisso de um sinal da superfcie celular para alvos dentro da clula.
Regulao da quebra do glicognio pela fosforilao proteica: p 310 do Cooper
A ligao do hormnio epinefrina (adrenalina) ao seu receptor na superfcie da clula
desencadeia a produo de AMP cclico, que ativa a proteinoquinase AMPc dependente. Que
40
fosforila e ativa a fosforilase quinase, que por sua vez, fosforila e ativa a glicognio fosforilase catalisa a quebra do glicognio em glicose-1-fosfato. Vias similares (envolvem protenoquinases e
fosfatases) esto envolvidas na regulao de quase todos os aspectos do comportamento de clulas
eucariticas. Aberraes nessas vias (anormalidades proteinoquinases) so tambm responsveis por
doenas associadas com a regulao imprpria do crescimento e diferenciao celular (cncer).
Alm da fosforilao que faz modificao covalente, existem outros tipos de modificaes
proteicas como metilao, acetilao e adio de grupos NO.
Recommended
