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TraduçãoModificando o alfabeto molecular
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
Tradução em eukarya e prokarya
Eventos pós-transcricionais
Processo de síntese de proteínas
• RNAm contém o código do gene
• RNAt é o adaptor que liga o mundo do ácido nucléico ao mundo das proteínas
• RNAr faz parte do ribossomo e contém a enzima que catalisa a ligação entre aminoácidos adjacentes
tRNA é o adaptador de Crick
~60-90bp
Transcrição e processamento do
RNAt
• É transcrito de um genepresente no DNA
• ... E então processado• Contém o código do
adaptador
O código genético
• Tradução in vitro de sequências de poli-nucleotídeos conhecidos
• Diferenças nas cadeias laterais dos aminoácidos– Ribozimas X Enzimas
O código genético é redundante
• Gamow: 20 aminoácidos devem ser codificados por, pelo menos 3 bases
Leu Pro ArgLisIle
UUA CCU AUU AAA CGG
CUG CCG AUA AAG CGA
Códon: cada grupo
de três nucleotídeos
consecutivos
Open reading frame
• determinação da janela de leitura (ORF)
• Código não-sobreposto
As seis fases de leitura possíveis5'3' Frame 1gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc E V W F A T G V S G R R G - G W L S V A
5'3' Frame 2gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc R S G L Q L G S L G G G V K G G C Q W
5'3' Frame 3gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc G L V C N W G L W E E G L R V V V S G
3'5' Frame 1ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc G H - Q P P L T P P P R D P S C K P D L
3'5' Frame 2ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc A T D N H P - P L L P E T P V A N Q T
3'5' Frame 3ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc P L T T T L N P S S Q R P Q L Q T R P
Pareamento códon-anticódon
• Pareamento de bases Watson-Crick nas duas primeiras bases do códon– 3’-5’ to 5’-3’ (pareamento anti-paralelo)
Bases oscilantes (wooble)
• A base 3’ do códoné oscilante
• O contato químiconão é perfeito (3D)
Inosina, derivado de Adenina
tRNA contém bases modificadas
• Processamento dotRNA
Como o aminoácido correto é ligado ao tRNA?
• Como o tRNA correto é ligado ao aminoácido?
• Como o código genético funciona molecularmente
tRNA-aminoacil sintetases
• Ligam o tRNA e o aminoácido
• Reconhecem o anticódon e carregam o aminoácido correto
Aminoácidos ativados
Ativação do triptofano
Quantas tRNA-aminoacil transferases?
• Uma por aminoácido?– Ou uma por códon?
• Uma única amino acil tRNA sintetase liga um aminoácido a todos os seus tRNAs
Classes de tRNA aminoacil transferases
Controle da tradução I
• Afinidade da enzima pelo tRNA disposto no código– tRNA errado liga-se
lentamente e desliga-se rapidamente
• A adição do aminoácido ao tRNA incorreto é muito lenta
Controle da tradução II
• O aminoácidodeve se encaixarno sítio sintéticoda tRNA-aminoacil-sintetase
• ... e não aosítio de edição
• Mecanismo de peneira dupla
(des)Controle da tradução III
• Não acontece verificação do aminoácido na tradução
• O controle, portanto, é feito apenas no momento da aminoacilação do tRNA
O congelamento do código genético
• Conservado em praticamente todos os organismos vivos
• Maquinaria altamente complexa e eficiente• Surgiu uma única vez e todos os organismos
vivos hoje são descendentes do organismo onde o código surgiu → adaptação!
Ribossomos
Estrutura 2D e 3D do RNAr
Ribossomos de E. coli
Ribossomos eucarióticos
• O peso do ribossomo se deve mais ao componente de RNA do que ao componente protéico
Ribosomal components
Reciclagem ribossomal
Sítios ribossomais utilizados na tradução
Quatro sítios:um para mRNA etrês (sítio A, P e E)para tRNA
Prokarya X Eukarya
• RNA policistrônicoOperon
• RNA monocistrônicointeração entre proteínas que se ligam a cauda poliA e proteínas do Complexo de Iniciação
Iniciação da tradução
• Procariotos: Shine-delgarno (Ribosome Binding Site)
• Consenso de Kosak– hipótese do “scanning” pelo ribossomo– necessidade do 5’ CAP
GCCRCCAUGG
Start codon
• Normalmente codifica metionina
Iniciação da Tradução
• Fatores de iniciaçãoda tradução
• IF-1 e IF-3• tRNA carregado
formil-metionina
• Seleção do tRNAcorreto
• Somente se pareia o anti-códon é que...
• Liga-se também aorRNA
Complexo de iniciação da tradução
• mRNA liga à subunidade menor do ribossomo
• tRNA contendo metionina (formilada) liga-se ao complexo
• Fatores de iniciação da tradução ajudam
• Subunidade maior reune-se ao complexo
Sítios peptidil e aminoacil
A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U
Ribossomo
RNA mensageiro
5´ 3´
U A C
H H-OOC – C – N - COH R
N-terminal
5´
A A A
H-OOC – C - NH2
R
A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U U A C A A A
H-O
OC-C-
NH 2
R
H H
-OOC-
C-N-C
OH
R
.. • Formação da ligação peptídica
A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U U A C
A A A
H
H
H
-OOC - C – N – C – C – N -COH
R
O R
G A A
H-OOC – C - NH2
R
..
• Translocação• Requer GTP
A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U A A A
H H
H
-OOC - C – N – C – C – N-COH
R
O R
G A A
H-OOC – C - NH2
R
..
--
-
--
A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C C A G A A A G A A
H O H H H H-OOC – C – N – C – C – N – C- C –N -COH R H R O R
-
--
Sítios peptidil e aminoacil
• O ribossomo possui 3 sítios onde cabem moléculas de tRNA
• O alongamento da tradução
• Proteínas são geradas do N ao C terminal
Ordem de ligação de aminoácidos
Ligação peptídica
Alongamento da tradução
Alongamento ainda...
• O alongamento continua até o aparecimento de um códon de parada (stop codon)
• UAA• UAG UGA
Terminação da Tradução• Fator de
terminação liga-se ao stop codon– UAA, UGA, UAG
• Proteína é liberada
• Complexo é desfeito
• Releasing factor
http://www.biostudio.com/demo_freeman_protein_synthesis.htm
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter15/animations.html#
Tradução em procariotos
Tradução em eucariotoshttp://207.207.4.198/pub/flash/26/transmenu_s.swf
• Tempo de execução doprocesso
Possíveis erros no processo
• Erro na tradução• Proteína
incorretamenteproduzida
• Dano metabólico
Frameshift
• Alteração da fase de leitura (frame)– tRNAs específicos
passam pelo stop-codon
– 4 bases lidas como 3• Ultrapassa um códon
de terminação• Produção de proteínas
fundidas
Chaperonas I
• Complexo protéico que auxilia na montagem da estrutura 3D de uma proteína
Chaperonas II
Modificações pós-traducionais
• Formação de ligações dissulfeto/dobramento • Clivagem da cadeia• Fosforilação• Glicosilação• Metilação/Acetilação• Adição de âncoras lipídicas
Regulação da função protéica
Proteína Pronta!
• E agora?• Destinos possíveis...
Endereçamento de proteínas• I - Co-traducional
(vias de secreção): – ER – Golgi – Membrana
plasmática – Meio
extracelular
• II- pos-traducional: – núcleo– mitocôndria – cloroplasto– Lisossomos/
peroxissomos
Sinais de endereçamento na Proteína:1- Seqüência sinal (16-30 aminoácidos no N-terminal) 2- Sinal de endereçamento nuclear ( 4-8 aminoácidos com carga positiva, ex.: PKKKRLV)3- Sinal de retenção no RE (KDEL)
Proteínas organelares
• Produzidas comsinal de exportação
• Sinal é clivadoquando a proteínaalcança seu destinocelular
Proteínas transmembrana
• Domínios hidrofóbicos são capazes de invadir as regiões lipídicas (também hidrofóbicas) da membrana plasmática
Inibidores de síntese protéica
• Antibióticos inibem asíntese de proteínasbacteriana
• Tetraciclina– Liga no RNA 16S (sub 30S)– Inibe a ligação do amino-
acyl tRNA no sítio A• Cloranfenicol
– Liga na subunidade 50S
Conclusões• Tradução é o processo de produção de proteínas• A regulação ocorre principalmente na transcrição
– Modificações pós-traducionais são importantes para regular a função protéica
• Diferentes tipos de RNAs e proteínas atuam no processo• A tRNA aminoacil sintetase é a protéina responsável pelo código
genético• A última molécula a se juntar ao complexo de iniciação é a
subunidade maior do ribossomo• As proteínas normalmente começam com o aminoácido metionina• A tradução continua até que haja um stop codon• As proteínas precisam ter uma conformação 3D correta pra
funcionar (chaperonas ajudam na montagem)• Muitas proteínas contêm sinais de sinalização celular