TRADUÇÃO
SÍNTESE PROTEICA
Fluxo da Informação Genética
Código genético
3 bases nitrogenadas
1 amino ácido
Marcos no metabolismo de proteínas
• 1. ~1950- síntese proteica em pequenas partículas de ribonucleoproteínas (Paul Zamecnik- fracionamento celular, radioativo)- ribossomos
• 2. aminoacil-tRNA sintetases- tRNA, ATP Hoagland & Zamecnick)
• 3. hipótese do adaptador (tRNA, anti-codon Francis Crick)
Síntese proteica
• ~300 moléculas envolvidas
• ~90% da energia gasta nos processos biossintéticos
• Bactérias: ~35% do peso: 20.000 ribossomos, 100.000 proteinas (fatores e enzimas), 200.000 tRNAs
• Processo rápido: ~20 resíduos/seg
• Erro: 1 a cada 10.000 aa adicionados
Síntese e Processamento de Proteínas
Transcrito primário
mRNA maduro
Proteína (inativa)
Tradução
Transcrição
Processamento pós-transcricional
Dobramento
Modificações covalentes nos aminoácidos
Processamentopós-traducional
Proteína ativa
Código genético (degenerado)
Outras seqüências de mRNA podem especificar a mesma seqüência de aminoácidos
Código genético alternativo em mitocôndrias
Troca de “frame”
Virus (sarcoma de Rous): gag e pol (1/20)
• Gag: ... ACA AAU UUA UAG GGA GGG
• Pol: .... ACA AAU UUAUA GGG AGG
Código genético
• Códon de iniciação- AUG (raro- GUG, UUG)
• Códon de terminação- UAA, UAG, UGA
RNAs
Tipo Tamanho Função
tRNA Pequeno Transporte de aa para o local de síntese
rRNA Diversos Forma os ribossomos, juntamente com proteínas
mRNA Diversos Determina a sequência de aa na prteína
snRNA Pequeno Processa o mRNA inicial nos eucariotos
miRNA Pequeno Afeta a expressão gênica (crescimento, desenvolvimento)
siRNA pequeno Afeta a expressão gênica. Cientistas utilizam para bloquear a expressão do gene de interesse
tRNA
O ribossomo acomoda dois tRNAs carregados
Etapas da síntese de proteínas
1. Ativação do aminoácido
2. Iniciação
3. Elongação
4. Terminação
5. Dobramento/processamento pós-tradução
Etapas da síntese de proteínas
1. Ativação do aminoácido
2. Iniciação
3. Elongação
4. Terminação
5. Dobramento/processamento pós-tradução
1. Ativação do aminoácido1. Ativação do aminoácido
ATP + aa aminoacil-AMP + Ppi
aminoacil-AMP + tRNA aminoacil-tRNA + AMP
Aminoacil tRNA sintetase
Aminoacil tRNA sintetase
1. Ativação do aminoácido1. Ativação do aminoácido
aminoacil-AMP
Aminoacil tRNA sintetase
aminoacil-AMP
aminoacil-tRNA
Classe I Classe II
1. Ativação do aminoácido1. Ativação do aminoácido
Ligação do aminoácido ao tRNA
Aminoacil t-RNA
A etapa de ativação do aminoácido é determinante na fidelidade da tradução
2. Iniciação (bactéria)2. Iniciação (bactéria)
Ribossomo bacteriano reconhece
uma sequência no mRNA-
Shine Delgarno
fMet-tRNAf tem características que o distinguem como tRNA iniciador (tRNAi)
Nas bactérias, o primeiro amino ácido é formil-metionina
Só tRNAi liga no sítio P e ao fator de iniciação (IF1 ou IF2)Eucariotos- primeiro aa é metionina
Adição do grupo formil no metionil-tRNAf: dependente de ácido fólico
H
tRNA para formil-metioninaé diferente da tRNA para metionina
3. Elongação3. Elongação
AA2
Peptidil-transferase- 23S?Sítio E- bactéria
Translocação
4. Terminação4. Terminação
Proteínas de terminação (RFs):diferentes de acordo com ocódon de terminação (bactérias)
RFs- estrutura semelhante aos tRNAs, mas ligam em regiões distintas nos ribossomos
Túnel de saída do ribossomo para a proteína- 12- 20 Å
Polissomo :10-100 ribossomos
Fatores proteicos necessários para iniciação da tradução
Bactéria:
IF-1 – Previne ligação prematura dos tRNAs ao sítio A
IF-2 – Facilita ligação do fMet-tRNAf a subunidade 30S (liga GTP)
IF-3 – Liga suunidade 30S e previne associação prematura da subunidade 50S. Aumenta especificidade do sítio P pelo fMet-tRNAf
Eucariotos:eIF1- Liga mRNA
eIF2 –Facilita ligação do Met-tRNAi a subunidade 40S (liga GTP)
eIF2B, eIF3 – Ligam subunidade 40S/ mRNA
eIF4A – Helicase de RNA para remover estrutura secundária do mRNA
eIF4B – Liga mRNA, facilita varredura para localizar o primeiro AUG
eIF4E – Liga 5´cap do mRNA
eIF4G – Liga e IF4E e protéina que liga cauda poliA (PAB)
eIF5 – Promove dissociação de outros fatores para facilitar associação de 60S
eIF6 – Facilita dissociação de 80S inativo em 40S e 60S
Processamento após (ou durante) a síntese de proteínas
Dobramento (Folding)
Clivagem proteolítica (incluindo amino-terminal)
Modificações covalentes nos aminoácidos
Degradação
• Influencia a estrutura e função de proteínas
~200 aminoácidos diferentes
(modificados covalentemente)
20 aminoácidos diferentes
Modificações covalentes nos aminoácidos (modificações pós-traducionais):Ex:MetilaçãoAcetilaçãoHidroxilaçãoGlicosilaçãoFosforilaçãoGrupos prostéticosAcilação
Modulação da atividade de proteínas, modulação de interações moleculares, sinalização celular
Fosforilação
Fosfo-serina
Fosfo-treoninaFosfo-tirosina
Fosfo-histidina
Glicosilação
Os carboidratos são ligados aos resíduos de aminoácidos através de ligações N- ou O- glicosídicas
Endereçamento de proteínas
Peptídeo sinal direciona proteínas secretadas e/ou glicosiladas para o retículo endoplasmático
(ER)
Síntese de proteínas acoplada ao ER
Glicosilação
Os carboidratos são ligados aos resíduos de aminoácidos através de ligações N- ou O- glicosídicas
Puromicina: estrutura similar a extremidade 3’ do aminoacil-tRNA, ocorrendo a formação de peptidil-puromicina e interrupção da síntese proteica
Inibição da síntese proteica por antibióticos e toxinasInibição da síntese proteica por antibióticos e toxinas
Tetraciclina
Bloqueia o sítio A do ribossomo bacteriano e
inibe associação do aminoacil-tRNA
Estreptomicina
Causa leitura incorreta dos códons e inibe iniciação
Inibição da síntese proteica por antibióticos e toxinasInibição da síntese proteica por antibióticos e toxinas
Cloranfenicol
Bloqueia atividade de peptidil transferase de
ribossomos bacterianos e mitocondriais
Cicloheximida
Bloqueia atividade de peptidil transferase do ribossomo eucariótico
Inibição da síntese proteica por antibióticos e toxinasInibição da síntese proteica por antibióticos e toxinas
Toxinas proteicas que inibem a tradução:
Toxina da difteria: inativa o fator eEF2 (ADP-ribosila histidina)
Ricina : inativa a subunidade 60S (depurina uma adenosina do rRNA 23S)
RibossomosNucleoide (DNA compactado)
Pili
Flagelo
Envelope celular (membrana)
Ribossomos
Envelope nuclear
Núcleo
Ribossomos
Mitocondrias
Cloroplasto
Informaçãogenética- DNA nuclear nos eucariotos
A T
G C
T A
C A
Estrutura doDNA
DNA fita dupla: cadeias antiparalelas
4 nucleotídeos diferentes no DNA
Decifrando o Código Genético
Código de um nucleotídeo = 4 combinações
Código de dois nucleotídeos (42) = 16 combinações
Código de três nucleotídeos (43) = 64 combinações
20 aminoácidos diferentes na proteína
1.Quantos nucleotídeos seriam necessários?
Decifrando o Código Genético2.O código não é superposto
ABCDCD
aa1 aa2
aa1aa2
aa3aa4
Análise da seqüência de aminoácidos de mutantes da proteína da capa do vírus mosaico do tabaco mostraram que o código não era superposto. A mutação em um nucleotídeo leva a mudança de um aminoácido e não de três aminoácidos
Decifrando o Código Genético
3.O código não tem pausas
O código é lido sequencialmente sem pausas a partir do início determinado (3 fases de leitura são possíveis).
Fase de leitura 1
Fase de leitura 2
Fase de leitura 3 5’ A U G C A C U U U A C U A A
Decifrando o Código Genético4. O código é degenerado
61 códons codificam 20 aminoácidos. Para a maioria dos aminoácidos há mais de um códon
3 códons não codificam aminoácidos. São códons de terminação da síntese de proteínas
64 códons para codificar 20 aminoácidos???
Tanto as sequências de bases do DNA com a de aminoácidos das proteínas eram desconhecidas!!!
Decifrando o Código Genético
5. Como o código foi decifrado?
Nirenberg em 1961 mostrou que a adição de o RNA sintético poliuridilato (poli U) em um sistema de síntese proteíca livre de células (extrato de E.coli) levava a síntese de polifenilalanina:
UUU = Phe
Poli U foi sintetizado in vitro pela polinucleotídeo fosforilase...
Tradução
- Síntese das proteínas da célula
- Ocorre nos ribossomos
Tradução
- Síntese das proteínas da célula
- Ocorre nos ribossomos
Direção da Tradução
Direção da Transcrição
Ribossomo
Nas bactérias, transcrição e tradução estão acopladas....