Antibióticos e Síntese
Proteica
Ana Sales
Ana Nunes
Petra Gouveia
Rita Gonçalves
O que são antibióticos
“Substância produzida por um organismo ou
obtida sinteticamente que, em soluções diluídas,
destrói as bactérias e outros microrganismos ou
inibe o seu desenvolvimento.” [1]
Um antibiótico “...apresenta boa capacidade
antimicrobiana em baixa concentração (para ser
viável) além de apresentar uma boa toxidade
selectiva (sendo tóxico para bactérias e não
para as células do corpo)...” [2]
A história dos antibióticos
[3]
Em 1889, Vuillemin propõe o termo “antibiose”
– antagonismo dos seres vivos em geral.
O termo “antibiótico” surge em 1942 por
Waksman.
A história dos antibióticos pode dividir-se em 3
eras:
Era dos alcalóides
Era dos compostos sintéticos
Era moderna dos antibióticos
Era dos alcalóides
Tem início em 1619 com o sucesso no
tratamento da malária e disenteria
amebiana.
Em 1860 Joseph Lister estudou a inibição
provocada por produtos químicos sobre as
bactérias.
Lister usou fenol para esterilizar
instrumentos com que praticava cirurgia
(marcando o início da era antimicrobiana).
Era dos compostos
sintéticos
Em 1909 descoberta do salvarsan por Paul
Ehrlich – tratamento de tripanossomas e outros
protozoários.
Klarer e Meitzsch sintetizaram o prontosil
(sulfonamida) em 1932. Os efeitos e resultados
organizados por Gerhard Domagk garantiramlhe o Prémio Nobel da Medicina em 1938.
Em 1929 Alexander Fleming sintetiza a
penicilina. O seu efeito curativo demonstrado
em ratos cedo possibilitou o estudo em
pacientes com erisipela e outras infecções.
Verificou-se que o prontosil não tinha actividade
antibacteriana in vitro, daí que muitos químicos
tentaram melhorar a molécula, dando origem,
em 1938, à sulfapiridina, a primeira droga
efectiva no tratamento das pneumonias
pneumocócicas.
Surgiram depois a sulfatiazolina e a sulfadiazina
– melhoram cianose e vómitos provocados pelas
sulfas antigas.
Era moderna dos
antibióticos
Controlo das infecções por estreptococos e
pneumococos com utilização clínica das
sulfonamidas. No final dos anos 40, verificou-se
resistência ao antibiótico.
A resistência bacteriana leva à busca de novas
substâncias.
O uso clínico da penicilina deu origem à mais
variada e utilizada classe de antibióticos: blactâmicos.
Em 1944 Waksman e Schatz isolaram a
estreptomicina, primeira droga efectiva contra a
tuberculose.
Actualmente sabe-se que os agentes
terapêuticos de sucesso tinham propriedades
em comum:
Actividade microbiana letal ou inibitória em altas
diluições
Não influenciar a função do órgão, tecido
Não causar danos
Ser estáveis, solúveis, com baixa excreção e óptima
difusão
Mesmo após séculos de estudos, a resistência
bacteriana continua a ser o principal desafio
Classificação dos
antibióticos [2]
Com base na origem:
Naturais (penicilina G)
Semi-sintéticos (aminopenicilinas)
Sintéticos (cloranfenicol)
Com base na acção biológica
Bactericidas: destrói as bactérias
Bacteriostáticos: paralisam o crescimento das bactérias
Quanto ao espectro de acção
Pequeno espectro: atinge um grupo de bactérias
Grande especto: atinge mais do que um grupo de bactérias
Com base no mecanismos de acção
Parede bacteriana: inibição da síntese da parede
Membrana celular: alteração da permeabilidade selectiva
Ribossomas: alteração na síntese ou interrupção da síntese
proteica
DNA e RNA: inibição da síntese do material genético
Metabolitos essenciais: inibição dos mesmos
Forma correcta de
utilização
Tomar antibiótico apenas sob indicação médica.
Não tomar nem ceder a terceiros o antibiótico
que possa ter em casa, visto que pode não ser
o indicado para a infecção.
Tomá-lo sempre à mesma hora, todos os dias e
até ao fim do tratamento.
Se após 3 dias não se verificarem melhorias
contactar o médico.
Antibióticos e síntese
proteica
Antibiótico
Células-alvo
Estreptomicina
Procariótica
Tetraciclina
Procariótica
Cloranfenicol
Procariótica
Eritromicina
Procariótica
Puromicina
Procariótica e Eucariótica
Cicloheximida
Eucariótica
Efeito
- Inibe a iniciação
- Provoca erro na leitura do
RNAm
- Inibe a ligação do aminoacilRNAt ao sítio A do ribossoma
- Inibe a actividade da peptidil
transferase
- Liga-se à subunidade 50S do
ribossoma e inibe a translocação
- Provoca a terminação
prematura da cadeia, actuando
como um análogo do aminoacilRNAt
- Inibe a actividade da peptidil
transferase
Síntese Proteica
A sequência de nucleotídeos no DNA é transcrita
em RNAm e a sequência de nucleotídeos do RNAm
é traduzida numa sequência de aminoácidos que
formam a proteína.
Transcrição
Transcrição
 Consiste na síntese de RNA a partir de uma cadeia de DNA.
 Esta síntese faz-se na presença da enzima RNA polimerase e na
direcção 5’
3’.
 A sequência de DNA na qual a RNA polimerase se liga para iniciar a
transcrição é designada promotor.
 Após ligação ao promotor, a polimerase abre uma região do DNA,
expondo os nucleotídeos de uma pequena zona de ambas as
cadeias. Uma das duas sequências expostas funciona como molde
para o emparelhamento de bases complementares.
 À medida que se move, a polimerase vai desenrolando o DNA molde
à sua frente, e enrola-o novamente após a sua passagem.
 A síntese de RNA prossegue até que a polimerase encontre um
sinal de terminação. Neste ponto a transcrição pára, o RNA é
libertado da polimerase e a enzima dissocia-se do molde de DNA.
Splicing do RNAm
 O produto primário da transcrição sofre ainda
uma série de transformações no núcleo –
maturação do RNAm. É necessário este
processamento do RNAm de modo a que as
sequências não codificávies, intrões, sejam
retiradas e ocorra posterior união das
sequências codificávies, exões, formando-se
assim um RNAm activo ou funcional.
 Numa primeira etapa, o pré-RNAm é clivado
na extremidade 5’ do intrão, que é então
unida a um nucleotídeo de adenina dentro do
intrão (perto da sua extremidade 3’). O
intermediário resultante tem uma estrutura
em forma de laço. Depois, ocorre clivagem na
extremidade 3’ do intrão e a ligação entre os
dois exões.
 Após splicing, as moléculas de RNAm são
exportadas para o citoplasma, onde irão
codificar proteínas.
Tradução
Consiste na transformação da mensagem
contida no RNAm, via RNAt, na sequência de
aminoácidos que constituem a proteína.
Intervenientes:
RNAm
RNAt
Ribossomas (RNAr)
Aminoácidos
Sistemas enzimáticos
RNAt
 Apresenta uma estrutura tridimensional
em folha de trevo.
 É o intermediário entre os a.a. e o RNAm.
Selecciona e transporta o a.a. apropriado
e reconhece o codão correspondente do
RNAm.
 Tem a sequência CCA no seu terminal 3’,
onde os a.a. são covalentemente ligados
à ribose da adenosina terminal.
 Na outra extremidade, possui uma região
constituída por 3 nucleotídeos chamada
anticodão, que é complementar de um
codão do RNAm.
Activação dos aminoácidos síntese de aminoacil-RNAt
 A ligação dos a.a. a RNAt específicos é catalisada pela sintetase
de aminoacil-RNAt.
 Numa primeira reacção, o a.a. é activado pela reacção com ATP.
 O a.a., então activado, é unido ao terminal 3’ do RNAt, formando
o aminoacil-RNAt.
Ribossomas
 Constituem a maquinaria molecular responsável pela tradução do
RNAm a proteínas.
 Complexos constituídos por mais de 50 tipos de proteínas
associadas a moléculas de RNAr (que tem um papel central na
actividade catalítica do ribossoma).
 Compostos por 2 subunidades:
 A pequena subunidade estabelece a
correspondência entre o RNAt e os codões
do RNAm.
 A grande subunidade catalisa a formação
das cadeias polipeptídicas.
 Cada ribossoma possui 3 sítios de ligação
ao RNAt: sítios A (aminoacil-RNAt), P (peptidil-RNAt) e E (saída), e
um sítio de ligação ao RNAm.
Código genético
 Corresponde à relação entre a
sequência de bases no DNA e a
sequência de a.a. numa proteína.
Uma sequência de 3 nucleotídeos
(tripleto) especifica um a.a..
 O código genético é basicamente o
mesmo em todos os organismos.
 O código genético é degenerado
(os a.a. são especificados por mais
que um codão) e não é ambíguo
(cada codão só especifica um a.a.).
Etapas da tradução
A síntese proteica ocorre em 3 etapas
sucessivas:
1. Iniciação
2. Alongamento
3. Finalização
1. Iniciação
1
Estreptomicina
2
3
4
1. Iniciação
 A tradução inicia-se com um codão de iniciação AUG
que corresponde a um RNAt iniciador que transporta
sempre a metionina. Este RNAt iniciador liga-se à
pequena subunidade ribossomal. Há também a ligação
de factores de iniciação.
 A pequena subnidade ribossomal liga-se ao terminal 5’
do RNAm e percorre-o até encontrar o primeiro AUG.
 A grande subunidade ribossómica liga-se à pequena
subunidade, formando um ribossoma funcional.
 O RNAt iniciador encontra-se no local P deixando o local
A vazio, pronto para que outra molécula de aminoacilRNAt o ocupe, iniciando a síntese proteica.
2. Alongamento
Puromicina
Eritromicina
Tetraciclina
2. Alongamento
 Após o complexo de iniciação ter sido formado, a tradução continua
pelo alongamento da cadeia polipeptídica.
 O sítio A, até então vazio, é ocupado por um aminoacil-RNAt
correspondente ao segundo codão do RNAm.
 A metionina solta-se do RNAt iniciador e liga-se por ligação
peptídica ao a.a. recém-chegado no local A, formando um peptidilRNAt.
 De seguida, ocorre a translocação, em que o ribossoma se move
3 nucleotídeos ao longo do RNAm, posicionando o próximo codão
num sítio A vazio. Assim, o peptidil-RNAt é translocado do sítio A
para o P e o RNAt iniciador do sítio P para o E.
 A ligação de um novo aminoacil-RNAt ao sítio A, induz a libertação
do RNAt iniciador do sítio E, deixando o ribossoma pronto para a
inserção do próximo a.a. na cadeia polipeptídica em formação.
 O alongamento da cadeia polipeptídica prossegue até que um
codão de STOP seja translocado no sítio A do ribossoma.
Formação de ligações
peptídicas
 O terminal COOH da cadeia polipeptídica ligada ao RNAt no
sítio P é desligado (pelo rompimento da ligação) e ligado
ao grupo amina livre do a.a. ligado ao RNAt no sítio A.
 Esta reacção é catalisada pela enzima peptidil
transferase.
Cloranfenicol
Cicloheximida
3. Finalização
3. Finalização
 Após vários ciclos de alongamento surge um codão
STOP (UAA, UAG, UGA) no local A. Estes codões não
são reconhecidos por nenhum RNAt.
 Liga-se um factor de terminação ao codão STOP.
 Esta ligação altera a actividade da peptidil transferase,
que catalisa a adição de H2O (em vez de um a.a.) ao
peptidil-RNAt.
 Dá-se a hidrólise da ligação entre o peptídeo e o RNAt,
com consequente libertação do peptídeo e do RNAt do
ribossoma.
 O ribossoma liberta o RNAm e dissocia-se nas suas 2
subunidades.
Síntese proteica:
eucariontes vs procariontes
Síntese proteica:
eucariontes vs procariontes
Etapa
Eucariontes
Procariontes
Transcrição
Têm 3 RNA polimerases que sintetizam
diferentes RNAs:
•Polimerase I: sintetiza RNAr de grandes
dimensões.
•Polimerase II: sintetiza o RNAnh (que origina
o RNAm) e o RNAsn.
•Polimerase III: sintetiza RNAr de pequena
dimensão e RNAt.
As RNA polimerases requerem factores de
transcrição para se ligarem às sequências
promotoras.
Os genes são transcritos por uma única
RNA polimerase.
A RNA polimerase liga-se directamente às
sequências promotoras.
Processamento
do RNAm
Os transcritos primários de RNAm sofrem
processamento por splicing, antes de serem
usados como moldes para a síntese proteica.
Os ribossomas têm acesso imediato ao
RNAm e a tradução é iniciada enquanto a
transcrição ainda está em progresso.
Iniciação
A síntese proteica é iniciada com metioninas
não-modificadas.
Factores de iniciação: eIF-1, eIF-1A, eIF-2,
eIF-2B, eIF-3, eIF-4A, eIF-4B, eIF-4E, eIF-4G,
eIF-5.
A síntese proteica é iniciada com um
resíduo de metionina modificada: N-formilmetionina.
Factores de iniciação: IF-1, IF-2, IF-3.
Alongamento
Factores de alongamento: eEF-1α, eEF-1βδ,
eEF-2.
Factores de alongamento: EF-Ta, EF-Ts,
EF-G.
Factores de terminação: eRF-1, eRF-3.
Factores de terminação: RF-1, RF-2, RF-3.
Tradução
Finalização
Agradecimentos
Mestre Clara Monteiro
Instituto de Biologia Celular e Molecular
Referências bibliográficas
[1]Dicionário Enciclopédico da Língua Portuguesa
[2]http://farmacologia.kit.net/antibioticos.htm
[3]http://www.medstudents.com.br/historia/fleming/
fleming.htm
Cooper,Geoffrey M.; A célula: Uma abordagem
molecular; trad. Itabajara da Silva Vaz Junior et al;
2ª edição, Porto Alegre; Armed Editora; 2002
Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian;
Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter Peter; Molecular
Biology of the Cell; 4th ed.; Garland Science; 2002