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, anticodon 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
Transcrição
Transcrito primário
Processamento
pós-traducional
Processamento
pós-transcricional
mRNA maduro
Tradução
Dobramento
Modificações
covalentes nos
aminoácidos
Proteína
(inativa)
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
1. Ativação do aminoácido
Aminoacil tRNA sintetase
ATP + aa
aminoacil-AMP + Ppi
aminoacil-AMP + tRNA
aminoacil-tRNA +
AMP
Aminoacil tRNA sintetase
1. Ativação do aminoácido
Aminoacil tRNA sintetase
aminoacil-AMP
Classe I
Classe II
aminoacil-AMP
aminoacil-tRNA
1. 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)
Ribossomo bacteriano reconhece
uma sequência no mRNA-
Shine Delgarno
Nas bactérias, o
primeiro amino
ácido é formilmetionina
fMet-tRNAf tem características
que o distinguem como tRNA
iniciador (tRNAi)
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
tRNA para formil-metionina
é diferente da tRNA para metionina
H
3. Elongação
AA2
Peptidil-transferase- 23S?
Sítio E- bactéria
Translocação
4. Terminação
Proteínas de terminação (RFs):
diferentes de acordo com o
códon 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 aminoterminal)
Modificações covalentes nos aminoácidos
Degradação
• Influencia a estrutura e função de
proteínas
20 aminoácidos
diferentes
Modificações covalentes
nos aminoácidos
(modificações póstraducionais):
Ex:
Metilação
Acetilação
Hidroxilação
Glicosilação
Fosforilação
~200 aminoácidos
Grupos prostéticos
Acilação
diferentes
(modificados covalentemente)
Fosforilação
Modulação da atividade de proteínas, modulação de interações
moleculares, sinalização celular
Fosfo-serina
Fosfo-histidina
Fosfo-tirosina
Fosfo-treonina
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 toxinas
Estreptomicina
Causa leitura incorreta dos
códons e inibe iniciação
Tetraciclina
Bloqueia o sítio A do
ribossomo bacteriano e
inibe associação do
aminoacil-tRNA
Inibição 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 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)
Ribossomos
Nucleoide (DNA compactado)
Pili
Flagelo
Envelope celular
(membrana)
Ribossomos
Informação
genética- DNA nuclear
nos eucariotos
Núcleo
Envelope nuclear
Ribossomos
Mitocondrias
Cloroplasto
A T
G C
T
C
A
A
Estrutura do
DNA
DNA fita dupla: cadeias antiparalelas
Decifrando o Código Genético
1.Quantos nucleotídeos seriam necessários?
4 nucleotídeos
diferentes no
DNA
Código de um nucleotídeo
20 aminoácidos
diferentes na
proteína
= 4 combinações
Código de dois nucleotídeos (42) = 16 combinações
Código de três nucleotídeos (43) = 64 combinações
Decifrando o Código Genético
2.O código não é superposto
aa1
aa2
ABCDCD
aa1
aa2
aa3
aa4
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
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
O código é lido sequencialmente sem pausas a partir do início
determinado (3 fases de leitura são possíveis).
Decifrando o Código Genético
4. O código é degenerado
64 códons para codificar 20 aminoácidos???
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
Decifrando o Código Genético
5. Como o código foi decifrado?
Tanto as sequências de bases do DNA com a de
aminoácidos das proteínas eram desconhecidas!!!
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...
Ribossomo
Direção da Transcrição
Tradução
Direção da Tradução
- Síntese das proteínas
da célula
- Ocorre nos ribossomos
Nas bactérias, transcrição e tradução estão acopladas....