Aula 5: O código genético
O dogma central da biologia:
Decifrando códigos:
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A professora é legal
ACUCAUGAAACCGAGGCUUGUCACGAACGUAUUAGCGGAAGAGAAGCAACG
Thr-His-Glu-Thr-Glu-Ala-Cys-His-Glu-Arg-Ile-Ser-Gly-Arg-Glu-Ala-Thr
THETEACHERISGREAT
O RNA mensageiro é sintetizado no núcleo; aonde as proteínas são sintetizadas?
Experimento de pulse-chasing com aminoácidos radioativos em ratos
Horas ou dias
Todas as sub-estruturas celulares
Minutos
Fração contendo pequenas partículas ribo-proteicas
Ribossomos
Como a informação contida na seqüência de nucleotídeos do RNA mensageiro é
convertida em seqüência de aminoácidos em uma proteína?
A hipótese de um adaptador que
“decodificasse “ ou “traduzisse” a
informação
A observação de que aminoácidos eram “ativados” quando incubados com extratos celulares na
presença de ATP, indicou que o aac deveria se “acoplar” ao “adaptador” para ser utilizado em síntese
protéica.
Esse adaptador foi então identificado como um RNA, e denominado RNA transportador
Os RNAs de transferência, ou tRNAs:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Constituídos por uma única cadeia nucleotídica,
contendo entre 73 e 93 ribonucleotídeos
(~25KDa)
Contêm muitas base modificadas
covalentemente (7-15/molécula), como bases
metiladas
Aproximadamente metade das bases são
encontradas em dupla fita, e a outra metade em
regiões não pareadas.
O terminal 5’ é sempre fosforilado, e usualmente
uma pG.
O aminoácido ativado é covalentemente ligado ao
grupo hidroxila de uma resíduo de adenosina da
haste aceptora
O anticodon esta em um gancho no meio da
molécula, oposta à haste aceptora do aminoácido
A estrutura secundária dos tRNAs:
A estrutura terciária dos tRNAs:
As RNAs são constituídos por 4 bases distintas.......
As proteínas são constituídas por 20 aminoácidos diferentes.....
Como se resolve esse problema de “escala”?
Combinações de + de 1 nucleotídeos:
1 “letra” = 2 nucleotídeos
1 “letra” = 3 nucleotídeos
42 = 16
43 = 64
insuficiente
suficiente
Cada aminoácido deve ser codificado por, pelo menos, 3 nucleotídeos
CODON
Como os codons são lidos na estrutura primária do mRNA? Overlapping x non-overlapping
•Experimentos genéticos proveram boas evidencias da natureza non-ovelapping do código genético:
•A implicação de um código genético triplete, com leitura non-overlapping, é que cada seqüência de RNA pode ter
3 “fases de leitura”
ORFs (Open reading frames): em uma sequência aleatória de nucleotídeos, 1 em cada 20
codons é um codon de terminação. Em geral, uma fase de leitura sem um codon de
terminação em mais de 50 codons indica que essa sequência codifica algum polipeptideo,
e esta é referida como Open Reading Frame
Marshall Nirenberg “quebra” o código genético:
5’-UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU-3’
Cada tubo continha: 1 aac radioativo + 19 aacs não-radioativos
Identificação de
polipeptideos
radioativos
Extrato de E. coli, ATP, GTP
O código genético foi então sendo “montado” empiricamente:
1. Polímeros de RNA com combinações randômicas
2. Poliribonucleotídeos com seqüências repetitivas definidas:
(AC)n
possíveis codons = ACA ou CAC
O código genético:
Parada de tradução
Iniciação de tradução
O código genético é degenerado:
•Quando mais do que um codon codifica o mesmo aminoácido, a variação entre eles é sempre na última
posição do codon
Ex: Val
GUU
GUC
GUA
GUG
Células necessitariam 1 tRNA especifico para cada codon
O “Wobble” da primeira base do anticodon permite que um mesmo tRNA
reconheça mais do que um codon
As regras da hipótese “wobble”;
1. As primeiras 2 base de um codon no mRNA formam pares de bases canonicos com as
bases correspondentes no anticodon do tRNA e conferem a maior parte da
especificidade da codificação
2. A primeira base do anticodon determina o numero de codons reconhecidos pelo
tRNA. Quando a primeira base é C ou A, o pareamento é especifico e só um codon é
reconhecido; quando a primeira base é G ou U, o pareamento é menos específico e
dois codons podem ser lidos; quando a primeria base é I, 3 diferentes codos podem
ser reconhecidos ( o número maximo por tRNA).
3. Quando um aminoácido é codificado por vários codons distintos, os codons que
diferem em alguma das duas primeiras bases requerem tRNAs distintos.
4. Um número mínimo de 32 tRNAs são necessários para traduzir todos os 61 codons
(31 para codificar aminoácidos e 1 para iniciação)
Mudanças de fase de leitura (frameshifts):
1. “Slipping” durante tradução
2. Inserção de nucleotídeos durante o processo de editoração do mRNA
As mitocôndrias utilizam um código genético variante do código genético “universal”