Tradução
Modificando 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 gene
presente no DNA
• ... E então processado
• Contém o código do
adaptador
O código genético
• Tradução in vitro de
sequências de polinucleotídeos 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
UUA
Leu
CUG
CCU
Pro
CCG
AUU
AAA
CGG
Ile
Lis
Arg
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 possíveis
5'3' Frame 1
gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc
E V W F A T G V S G R R G - G W L S V A
5'3' Frame 2
gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc
R S G L Q L G S L G G G V K G G C Q W
5'3' Frame 3
gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc
G L V C N W G L W E E G L R V V V S G
3'5' Frame 1
ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc
G H - Q P P L T P P P R D P S C K P D L
3'5' Frame 2
ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc
A T D N H P - P L L P E T P V A N Q T
3'5' Frame 3
ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc
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 códon
é oscilante
• O contato químico
não é perfeito (3D)
Inosina, derivado de
Adenina
tRNA contém bases modificadas
• Processamento do
tRNA
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 aminoácido
deve se encaixar
no sítio sintético
da tRNA-aminoacil
-sintetase
• ... e não ao
sítio 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 e
três (sítio A, P e E)
para tRNA
Prokarya X Eukarya
• RNA policistrônico
Operon
• RNA monocistrônico
interação 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
GCCRCCAUGG
– hipótese do “scanning” pelo ribossomo
– necessidade do 5’ CAP
Start codon
• Normalmente codifica metionina
Iniciação da
Tradução
• Fatores de iniciação
da tradução
• IF-1 e IF-3
• tRNA carregado
formil-metionina
• Seleção do tRNA
correto
• Somente se pareia o
anti-códon é que...
• Liga-se também ao
rRNA
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 reunese ao complexo
Sítios peptidil e
aminoacil
5´
N-terminal
H H
H
-OOC – C – N - COH
-OOC – C - NH2
R
R
Ribossomo
UAC
AUG UUU CUU GAC CCC UGA GGC GUU
3´
5´
RNA mensageiro
• Formação da
ligação peptídica
UAC
AUG UUU CUU GAC CCC UGA GGC GUU
• Translocação
• Requer GTP
H
-OOC – C - NH2
R
AUG UUU CUU GAC CCC UGA GGC GUU
H
-OOC – C - NH2
R
AUG UUU CUU GAC CCC UGA GGC GUU
-
- -
H
O H H
H H
-OOC – C – N – C – C – N – C- C –N -COH
R H
R
O R
AUG UUU CUU GAC CCC UGA GGC CAG
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 ligase ao stop
codon
– UAA, UGA, UAG
• Proteína é
liberada
• Complexo é
desfeito
• Releasing factor
Tradução em procariotos
http://www.biostudio.com/demo_freeman_protein_synthesis.htm
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter15/animations.html#
Tradução em eucariotos
http://207.207.4.198/pub/flash/26/transmenu_s.swf
• Tempo de execução do
processo
Possíveis erros no
processo
• Erro na tradução
• Proteína
incorretamente
produzida
• Dano metabólico
Frameshift
• Alteração da fase de
leitura (frame)
– tRNAs específicos
passam pelo stopcodon
– 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
Regulação
Glicosilação
da função
Metilação/Acetilação
Adição de âncoras lipídicas 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/pero
xissomos
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 com
sinal de exportação
• Sinal é clivado
quando a proteína
alcança seu destino
celular
Proteínas transmembrana
• Domínios hidrofóbicos
são capazes de invadir
as regiões lipídicas
(também
hidrofóbicas) da
membrana plasmática
Inibidores de síntese protéica
• Antibióticos inibem a
síntese de proteínas
bacteriana
• Tetraciclina
– Liga no RNA 16S (sub 30S)
– Inibe a ligação do aminoacyl 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