Tradução /
Síntese de Proteínas
Código Genético
• “Dicionário”
→
correspondência
da
seqüência de nucleotídeos levando à
seqüência de aminoácidos;
• Códon → 3 bases nucleotídicas no RNAm
que codificam cada aminoácido (“palavra”);
• Códon:
– RNAm → A, G, C e U;
– “escrita” da direção 5’ para 3’;
– 64 combinações diferentes de bases;
Código Genético
1 códon  3 nucleotídeos no RNAm
7 códons  21 nucleotídeos
Código
Genético
61 dos 64 códons
possíveis codificam os
20 aminoácidos padrão
UAG / UGA / UAA
Códons de terminação ou de
parada ou sem sentido; não
codificam AA.
Código Genético
• Características:
– Especificidade – um determinado
códon sempre codifica o mesmo
AA;
– Universalidade – é conservado
em todas as espécies;
– Redundância ou Degeneração –
um AA pode ter mais de 1
trinca que o codifica;
– Contínuo – sempre lido de 3 em
3 bases.
Degeneração do código
Mutações no Código Genético
• Mutação silenciosa:
– Códon com 1 base alterada ainda codifica o
mesmo AA;
• Mutação com perda de sentido:
– Códon com 1 base alterada codifica um AA
diferente;
• Mutação sem sentido:
– Códon com 1 base alterada se torna um dos
códons de terminação;
Outras Mutações no Código Genético
• Expansão de repetições trinucleotídicas:
– Inserções de várias repetições de 1 códon.
Ex: doença de Huntington;
• Mutações em sítios de corte-junção:
– Alteração de íntrons removidos;
• Mutações com alteração de módulo de leitura:
– 1 ou 2 nucleotídeos perdidos ou adicionados
→ seqüência de AAs altera radicalmente.
Componentes da Tradução
• AAs:
– Dieta → AAs essenciais;
• RNAt ou moléculas adaptadoras:
– Em humanos existem em torno de 50 espécies de
RNAt, enquanto bactérias possuem em torno de
30-40 espécies;
– Sítios de ligação ao AA – extremidade 3’ do
RNAt se liga ao grupo carboxila do AA;
– Anticódon → seqüência de 3 nucleotídeos que
reconhece o códon específico do RNAm;
– Pode estar carregado ou descarregado.
Componentes da Tradução
•RNAt:
50 tipos de RNAt para 20 aa:
alguns aas possuem mais de um RNAt específico
AA é ligado aqui
O pareamento códon-anticódon é
complementar e antiparalelo
Estrutura secundária: folha de trevo
1 anticódon pode reconhecer mais de um códon
Componentes da Tradução
• Aminoacil-RNAt sintetase:
– Família de enzimas que ligam
AA aos seus RNAt → ↑
especificidade que aumenta a
fidelidade da tradução da
mensagem genética;
Componentes da Tradução
• RNAm (molde);
• Ribossomos:
Ribossomos: grandes complexos de RNAr
proteínas compostos por duas subunidades.
e
São as estruturas responsáveis pela síntese
protéica (local da síntese). Livres ou no RER.
Ribossomo de eucariotos: subunidades 60S (5S,
5.8S e 28S/49 proteínas) + 40S (18S/33
proteínas)
Em procariotos: subunidades 50S (5S e 23S/36
proteínas) + 30S (16S/21 proteínas)
RNAr: responsáveis
pela
estabilização
do
complexo de iniciação e dos demais participantes
da tradução
Componentes da Tradução
Ribossomos:
• Sítio P: neste sítio, o códon de iniciação é posicionado para seu pareamento
com o anticódon do RNAt que transposta metionina – primeiro aa da tradução.
• Sítio A: neste sítio, o códon adjacente é posicionado para seu pareamento
com o anticódon do RNAt que transposta o próximo aa da cadeia polipeptídica.
• Sítio E: depois de ser traduzido, o códon é posicionado no sítio E (ou sítio de
saída) para seu desligamento com o RNAt, agora descarregado.
• Fatores protéicos:
– Fatores
de
iniciação,
terminação ou liberação.
• ATP e GTP.
alongamento
e
Reconhecimento dos Códons pelo RNAt
• A ligação entre códon do RNAm
e
anticódon
do
RNAt
é
antiparalela;
• O códon é lido de 5’ para 3’; o
anticódon também deve ser lido
de 5’ para 3’. Portanto a
primeira base do códon pareia
com
a
última
base
do
anticódon;
Reconhecimento dos Códons pelo RNAt
• Hipótese da Oscilação:
– Se a trinca do anticódon reconhecesse apenas 1
trinca do códon por pareamento, as células deveriam
ter 1 RNAt para cada códon de AA → NÃO É O
QUE OCORRE!;
– As 2 primeiras bases do códon formam pares de
bases Watson-Crick com fortes pontes de hidrogênio
→ dão especificidade da codificação;
– A terceira base do códon que pareia com a primeira
base do anticódon forma pontes de hidrogênio mais
fracas e a primeira base do anticódon pode parear
com mais de 1 base.
Hipótese da Oscilação
1 anticódon pareia com mais de 1 códon!
Lig. + específica
Lig. - específica
OBS: I (inosina) contém base hipoxantina pode ser encontrado como a
primeira base do anticódon → base oscilante que pareia com mais de 1 base
As interações códon-anticódon otimizam tanto a exatidão quanto a
velocidade de síntese protéica
Etapas da Síntese Protéica
Etapa 1
• Ativação dos AAs:
– Ligação dos AAs aos seus RNAt
ocorre
no
citosol
aminoacil-RNAt sintetases.
– Duas lig. de alta energia
Aminoacilação do RNAt
Requer:
• 20 aas
• 20 aminoacil-tRNA sintetases
•Energia – ATP
• RNAt
pelas
Etapas da Síntese Protéica
Etapa 2
• Iniciação:
– O RNAm liga-se a menor das 2 subunidades
ribossômicas e ao aminoacil-RNAt de iniciação;
– Na E. coli, a seqüência reconhecida no RNAm
pelo ribossomo é chamada de seqüência de
Shine-Dalgarno (nos eucariotos o “quepe” do
RNAm é reconhecido pelo ribossomo) → 6 a 10
bases longe do códon de iniciação AUG;
Etapas da Síntese Protéica
Etapa 2
• Iniciação:
– O aminoacil-RNAt de iniciação pareia com o
códon AUG, que é o códon que sinaliza o início
da proteína a ser sintetizada;
– Em bactérias e na mitocôndria, esse RNAt de
iniciação carrega uma metionina N-formilada
(grupo formila é adicionado pela enzima
transformilase). Nos eucariotos, a metionina
não está formilada;
Etapa 2
Iniciação
Requer:
• RNAm
• aminoacil-tRNA de iniciação – • Subunidade 30S e 50S
• Fatores de iniciação
metionina
• GTP
• códon de iniciação - AUG
•Cofator enzimático – Mg+2
Formação do complexo de
iniciação em eucariotos
Etapas da Síntese Protéica
Etapa 3
• Alongamento:
– Fatores de alongamento são necessários (EF-Tu, EF-Ts, EF-G);
– Peptidiltransferase (ribozima) → liga o peptídeo em formação e o
AA a ser adicionado;
– Após a ligação peptídica se formar, o ribossomo avança 3
nucleotídeos na direção 3’→Translocação (requer energia, GTP) .
– O RNAt não-carregado vai para o sítio E antes de ser liberado e
o RNAt carregando o peptídeo vai para o sítio P .
Etapa 3
Alongamento
Requer:
• Complexo de iniciação
• aminoacil-tRNA
especificados pelos códons
• Fatores de alongamento
• Peptidiltransferase
• GTP
Etapa 3
Alongamento
Tanslocação
O ribossomo se move em
direção à extremidade 3´do
mRNA, o peptidil-tRNA está,
agora, no sítio P deixando o
sítio A aberto para o terceiro
aminoacil-tRNA. O tRNA nãocarregado é deslocado para o
sítio E, desligando-se
imediatamente do ribossomo. A
translocação envolve o
complexo fator de elongação
EF-G-GTP.
Etapa 4
• Terminação:
– Ocorre quando 1 dos 3 códons (UAA, UAG,
UGA) de terminação é “colocado” no sítio A;
– Na
E.
coli,
os
fatores
de
terminação
ou
liberação reconhecem esses códons e ocorre a
liberação do complexo ribossomal.
Etapa 4
Terminação
-Hidrólise da lig. peptidil-RNAt
terminal;
-Liberação do peptídeo livre e
do RNAt;
-Dissociação do ribossomo 70S.
Requer:
• Códons de terminação
• Fatores de liberação
Etapas da Síntese Protéica
• Polissomos ou Polirribossomos:
– Complexo de 1 RNAm e vários ribossomos.
Etapa 5: Modificações Pós-translacionais e a
Estrutura Tridimensional
Após a tradução, algumas proteínas, antes de assumirem a sua
conformação nativa, têm a sua estrutura primária alterada por
modificações pós-translacionais, como por exemplo:
Fosforilação
Carboxilação
Protrombina
Etapa 5: Modificações Pós-translacionais e a
Estrutura Tridimensional
Metilação
Outras
Modificações
Monometil e dimetilisina-Proteínas musculares
e citocromoc
Trimetilisina- Calmodulina
Etapa 5: Modificações Pós-translacionais e a
Estrutura Tridimensional
As proteínas assumem a sua conformação nativa com o
auxílio das chaperonas ou proteínas do estresse ou
proteínas do choque térmico (heat shock proteins).
Ajudam as proteínas a se moldar, associar a outras proteínas de maneira estável e
tornarem-se estruturas ativas, evitando a associação de proteínas ainda não dobradas
corretamente
Conformação
Desnaturada
Conformação
Nativa
Diferenças entre procariotos e eucariotos
EUCARIOTOS
Ligação do mRNA à
subunidade menor ribossomal
Primeiro Aminoácido
O 5´-CAP do mRNA liga-se
aos fatores de iniciação e à
subunidade 40S. O mRNA é lido
a partir do códon de iniciação
Metionina (não formilada)
Fatores de iniciação
eIFs (8 ou mais)
Fatores de terminação
eRF
Fatores de alongamento
EF1 a (EF-Tu)
EFbg (EF-Ts)
EF2 (EF-G)
Ribossomo
· 80S (40S + 60S)
· ausência de sítio E (exit
· tradução não simultânea com
transcrição
Diferenças e semelhanças entre eucariotos e procariotos
O esquema geral é o mesmo, e a síntese em si ocorre em
estruturas similares: os ribossomos
Mas, em eucariotos a transcrição está separada da síntese de
proteínas (tradução) pela membrana nuclear
Síntese Protéica no
Retículo Endoplasmático Rugoso
Síntese protéica no retículo endoplasmático rugoso daquelas
proteínas que serão localizadas na membrana plasmática ou nos
lisossomos, ou serão secretadas.
Síntese proteíca no reticulo endoplasmático rugoso
daquelas proteínas que serão localizadas na
membrana plasmática ou nos lisossomos, ou serão
secretadas
Síntese Protéica no RER
Inibidores de Síntese Protéica
Estreptomicina:
Liga-se à subunidade 30S e distorce
sua estrutura inibindo a iniciação
Tetraciclina:
bloqueia o sítio A ribossomal
X
X
Inibidores de Síntese Protéica
Cloranfenicol:
Inibe a atividade de peptidiltransferase procariótica
Clindamicina e Eritromicina:
Ligam-se de maneira irreversível à
subunidade 50S do ribossomo
bacteriano, inibindo o deslocamento.
X
X
Bibliografia:
Voet, D., Voet, J.G., Pratt, C.W. Fundamentos de
Bioquímica (2000).
Champe, P.C.; Harvey, R.A.; Ferrier, D.R. Bioquímica
Ilustrada (3a ed, 2006).
Nelson, D.L., Cox, M.M. Lehninger, Princípios de
Bioquímica. Quarta edição (2004).