Síntese de proteínas
Tradução de mRNA para polipeptídeos
F. Crick, S. Brenner e cols, em 1961:
O código genético é um triplet
Mutação em fago T4 com acridina
Mutantes não crescem na linhagem K12 de E. coli
Combinação de mutações podia recuperar a capacidade infectante do fago.
•1966 - Nirenberg, Ochoa e Khorana participaram
intensamente dos experimentos que resultaram na decifração do código genético
Polinucleotídeo fosforilase:
Une nucleotídeos sem
necessidade de template
Conclusões desses vários experimentos:
• Todos os codons têm 3 nucleotídeos sucessivos
• Muitos aminoácidos são especificados por mais de um codon
• 61 das 64 combinações de 3 pares de bases são usadas para
codificar aminoácidos específicos
• As 3 combinações que não especificam aminoácidos
codificam para o sinal de parada.
Figure 6-50 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 6-51 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Armação aberta de leitura – Open Reading Frame (ORF)
Os tRNAs são as moléculas adaptadoras que possibilitam atribuir a cada
triplet o seu aminoácido específico
Figure 6-52 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
61 triplets codificam aminoácidos
Bactérias: 31 tRNAs distintos
Humanos: 49 classes de tRNAs
distintos classificados segundo
as características do anticodon
497 genes para tRNAs
espalhados no genoma
Figure 6-53 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Aminoacil tRNA sintetases (AARS) acoplam o aminoácido ao tRNA
Uma AARS para cada um dos aminoácidos canônicos
São denominadas pelas três letras que designam o aminoácido:
Ex.: Alanina  AlaRS
AlaRS incorpora alanina em todos os tRNA que reconhecem os códigos de alanina
O tRNA para alanina: tRNAAla
H
O
C
O
C
CH3
NH2
Inosina emparelha com A, C, G ou U
Codons para
alanina
Alanil-tRNA
tRNAAla
GCU
GCC
GCA
GCG
I G C anticodon
3’ AAAAAAA
UCG
5’
Reação catalisada pelas AARS
Figure 6-56 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Adenosina
Figure 6-57 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
20 AARS e 49 tRNAs (humano)
Uma AARS terá que reconhecer mais de um tRNA com anticodons distintos
O tamanho dos círculos corresponde à
importância do nucleotídeo para o
reconhecimento do tRNA pela AARS
específica.
A aminoacilação ocorre no núcleo em eucariotos
Figure 6-58 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
As AARS têm sítio de edição: podem remover o aminoácido errado
A síntese de proteínas é efeita nos ribossomos
Sítio A: aminoacil-tRNA
Sítio P: peptidil-tRNA
Sítio E: saída (Exit)
mRNA na subunidade ribossomal pequena
mRNA
Figure 6-65 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Alongamento da cadeia polipeptídica:
A peptidil-transferase presente na subunidade grande cataliza essa reação
O sítio catalítico é formado por RNA
A energia para o estabelecimento da ligação peptídica está no peptidil-tRNA
AA-tRNA que entrou antes fornece energia para o que vem depois.
A subunidade pequena se move carregando
o mRNA numa distância de 3 nucleotídeos
em relação ao ribossomo.
Após o estabelecimento da ligação peptídica,
a subunidade grande se desloca em relação
à subunidade pequena, o que deixa os tRNAs
em sítios híbridos: A na sub. pequena e P na
grande, P na pequena e E na grande.
“reset” do ribossomo
Reinício do ciclo
Fatores de alongamento participam do processo, acelerando-o e
aumentando a fidelidade (oportunidades de proofreading)
EF-Tu (eEF1)  EF-Tu.GTP (eEF1.GTP)
Se o pareamento é incorreto,
aatRNA.EF-Tu.GTP tende a se
desprender (proofreading)
aatRNA.EF-Tu.GTP:
tRNA inclinado, não
possibilitando ainda a ligação
do peptídeo a ele.
A clivagem do GTP a GDP
favorece a desligamento do
complexo.
O tRNA pode agora se
endireitar e ficar na posição
adequada para que ocorra a
ligação peptídica
Ainda nesta fase, se o
pareamento é incorreto o aatRNA
tende a se desprender
Pareamento correto, a ligação
peptídica se estabelece.
A entrada do EF-G.GTP promove
o deslocamento da subunidade
grande para frente.
Hidrólise de GTP a GDP, propicia
o desprendimento do complexo
EF-G.GDP e o movimento da
subnidade pequena que arrasta
consigo o mRNA
Início da tradução: um processo finamente regulado
Todos os organismos iniciam a síntese protéica com uma metionina – codon AUG
Bactérias e organelas (cloroplastos e mitocôndrias): formil-metionina – fMet
Metionina + MetAS + tRNAMetf  Metionil-tRNAMetf
Metionil-tRNAMetf + N10-formiltetrahidrofolato
Formil-transferase
formilmetionil-tRNAMetf
Eucariotos e Archae:
Metionina + MetAS + tRNAiMet  Metionil-tRNAiMet
formilmetionil-tRNAfMet e Metionil-tRNAiMet atuam apenas como iniciadores,
não incorporam Met no meio da proteína.
• Montagem do complexo ternário
Met-tRNAiMet.eIF2.GTP
eIF1, eIF1A, eIF3 e eIF5
5 1A
eIF3 1
eIF4G
5 1A
eIF3 1
eIF4A
CAP
eIF4E
PAPB (na PoliA)
Complexo de
pré-iniciação
eIF4F
EAP
5 1 1A
3
40S
40S
1A
EAP
1
eIF2 GTP
Stop códon
3 5
eIF2 GTP
Complexo de
pré-iniciação
43S
1A
5 1
3 EAP
CBC
CAP
40S
mRNA
Stop códon
4A
4B
CBC
Exon-junction complex
EJC
CAP
Complexo de
pré-iniciação
43S
AUG
mRNA
Stop códon
Complexo de
pré-iniciação
4A
43S
4B
CBC
Exon-junction complex
EJC
CAP
AUG
mRNA
Complexo de iniciação varre a
extremidade 5’do mRNA à
procura do AUG inicial
80S
AAAAAAAAA
AUG
40S
PABPN1
eIF4G
80S
PABPC1
CAP
eIF3
PABPN1
eIF4E
polipeptídeo
Stop
Quando o AUG inicial é
encontrado, os fatores de
inciação se dissociam e a
subunidade ribossomal
grande se acopla ao
complexo.
Met-tRNAiMet ocupa a
posição P, como se fosse
um peptídeo primal
Tem início a fase
de alongamento
Término da síntese
Um codon de parada é
encontrado: stop codon
Um mRNA é traduzido
várias vezes, dando
origem a várias proteínas
O primeiro round de amplificação tem características especiais
mRNP com: CBC, Exon-Junction Complex (EJC) e PABPN1
CAP
80S
MAGOH
PYM
AUG
Y14
eIF4AIII
AAAAAAAAA
Stop
40S
PABPC1
CBC eIF4G
eIF3
PABPN1
1o.
EJC
PABPN1
CTIF
PABPC1
SKAR
SKAR
EJC
e os
seguintes
80S
AAAAAAAAA
AUG
40S
PABPC1
eIF4G
80S
PABPC1
CAP
eIF3
Y14
eIF4AIII
PABPC1
2o.
eIF4E
PYM
PABPN1
MAGOH
CBC
Stop
Um passo fundamental: a escolha do AUG inicial
Em eucariotos os genes são, em geral, monocistrônicos
O AUG inicial frequentemente é o primeiro existente a partir da extremidade 5’
O AUG inicial deve estar num contexto favorável: sequência de KOZAC
5’ UTR
-3
+4
(A/G)XXAUG(G)
ORF
3’UTR
CAP
Kozac definiu a sequência: 5’GCCGCC(A/G)CCAUGG
AUG inicial não menos que 32 nts a partir do CAP
AUG anterior fora de um contexto favorável é, em geral, ignorado
AAAAAAAAA
eEF1
3 5 1A
1
CAP
Encontro do AUG inicial: ligação forte e estável do Met-tRNAiMet ao sítio P
A varredura é interrompida
eEF1 e eEF1a se desprendem
GTP é hidrolisado a GDP.
eIF2.GDP se desprende
Junta-se a subunidade ribossomal grande
Encontro do AUG inicial em procarioto
Não há varredura do 5’UTR
AUG deve estar num contexto favorável: sequência de Shine Dalgarno
1
3
2 . GTP
3
3
1
30S
30S
IF1, IF3 e IG2.GTP
+ f Met-tRNAfMet
1
SD
5’ AGGAGGU 3’
3’ UCCUCCA 5’
Ligação
do mRNA
SD
30S
1
SD
AUG
1
AUG
Reconhecimento
Do AUG
UAA
SD
3
Seq. Shine-Dalgarno
Reconhecida por rRNA
1
UAA
1
UAA
30S
Liga-se o
f Met-tRNAfMet
3
AUG
AUG
UAA
Pi
Pronto para o
alongamento
50S
SD
AUG
UAA
Procarioto: mRNAs policistrônicos
Entradas internas para ribossomos: internal ribosomal entries (IRES)
Figure 6-73 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)