TRADUÇÃO SÍNTESE PROTEICA

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....