bioquímica ii rnat

Seminário – Bioquímica II

RNA transportador – estrutura e função

Professor: Júlio Borges

Grupo: Ana Paula Faria: 8624640

Rafael Godoy: 6784142

Vitória Grando: 8523471

Sumário

Introdução

Estrutura primária e secundária do tRNA

Estrutura terciária do tRNA

Aminoacil-tRNA-sintases

Ligação aminoácido-tRNA

Interações códon-anticódon

Síntese proteica

Supressores intergênicos

Ação do tRNA na síntese proteica

Referências bibliográficas

Introdução

• DNA (Fita dupla) RNA (Fita simples); DNA dirige sua própria replicação e sua transcrição para o RNA, o qual por sua vez dirige sua tradução para proteínas

• Exercem suas funções como fitas simples que se dobram e possuem o potencial para uma diversidade estrutural muito maior do que o DNA;

• Principais funções: – Armazenamento de informações;

– Transmissão da informação;

– Catálise.

Transcrição

Introdução • A partir o processo de transcrição 3 tipos de RNAs são

formados: – mRNA;

– rRNA;

– tRNA;

• Formam-se os transcritos primários, que são especificamente alterados: pela remoção de segmentos polinucleotídicos, junção de sequencias nucleotídicas e pela modificação de nucleosídeos específicos.

Os RNAt leem a informação codificada no RNAm e transferem o aminoácido apropriado para uma cadeia polipeptídica nascente durante a síntese proteica.

O RNAt tem a função de traduzir a linguagem da sequencia de bases para a linguagem de polipeptídeos e este é considerado uma molécula adaptadora, no processo de tradução.

Introdução

Todos os organismos possuem muitas espécies de tRNA, sendo normalmente pelo menos 1 para cada um dos 20 aminoácidos. Além disso, podem ser modificadas.

Hoje são conhecidas as sequencias de bases de mais de 4000 tRNAs de mais de 200 organismos e organelas.

Introdução

Estruturas Primárias e Secundárias do tRNA

• O tRNA tem as seguintes características:

– Variam de 54 a 100 nucleotídeos, embora a maioria contém 76 destes;

– Estrutura secundária = 4 troncos de bases pareadas;

– Estrutura em forma de trevo;

– Grupo fosfato 5’-terminal;

– Haste aceptora – São 7 pares de base, incluem o aminoácido terminal 5’, que realizam pareamentos não-Watson-Crick;

– Braço D – Alça que contém a base diidrouridina modificada;

– Braço do Anti-códon – Alça que contém o anti-códon;

– Braço T – Alça que contém a sequência TΨC (pseudouridina);

– Terminam com a sequência – CCA (3’-OH livre);

– 15 posições invariáveis e 8 semi-invariáveis (alças);

– Braço variável – 3 a 21 nucleotídeos e haste com 7 pares de bases


• Bases modificadas:

• Mais de 25% das bases nitrogenadas são modificadas ou hipermodificadas após a transcrição;

• Bases metiladas impedem a formação de estruturas inapropriadas, por isso são modificadas;

• Algumas modificações formam elementos de reconhecimento importantes para a enzima, que liga o aminoácido ao tRNA

• Nenhuma é essencial para a manutenção da integridade estrutural do tRNA ou para a ligação apropriada ao ribossomo.

Estrutura terciária do tRNA A estrutura foi determinada por raios X;

A molécula assume conformação em forma de L, onde uma perna do L é formada pelas hastes aceptora e T, dobradas por uma hélice dupla contínua e a outra é composta pelas hastes D e do anticódon;

Anti-códon

Braço D

Braço TψC

Cada perna da estrutura em L tem 60 Å de comprimento e os sítios do anticódon e de ligação do aminoácido são separados por 76 Å . Por fim, o tRNA tem largura de 20 a 25 Å, o que favorece a sua função: duas moléculas de RNA se ligam em sítios muito próximos na síntese proteica, em códons adjacentes do mRNA.



• Características das estruturas terciárias: – 9 interações de pareamento de bases (ligações cruzadas) –

Importantes para a manutenção da estrutura terciária;

– As bases podem estar em hastes helicoidais duplas e participar de associações de empilhamento;

– As interações que proporcionam o suporte da estrutura terciária são interações do tipo não-Watson-Crick;

– Pode ocorrer estabilização por ligações de H entre as bases e os grupos fosfato e entre as bases e os grupos 2’-OH das riboses;

– A maioria das bases envolvidas nestas ligações são bases invariáveis ou semi-invariáveis;

– Conclusão: Há grande possibilidade de todos os tRNA apresentarem conformações semelhantes;

O tRNA possui uma estrutura muito compacta (associações intramoleculares) tornando as suas bases inacessíveis ao solvente. Só as bases do anticódon e do terminal CCA (terminação do tRNA) que são acessíveis.


Aminoacil-tRNA-Sintases

• Enzima envolvida no processo de escolha do aminoácido correto para a ligação covalente ao tRNA;

• Realiza a ligação de um aminoácido ao resíduo de ribose terminal 3’ de seu tRNA;

• Processo é acionado pela hidrólise de ATP;

• Aminoacil-tRNA-Sintases apresentam erros de 1 a cada 10000;

• O sítio de ligação da enzima em questão é extremamente específico;

• Uma etapa de revisão ou edição, em um sítio catalítico separado, aprimora a especificidade da enzima;

Os ribossomos selecionam aminoacil-tRNA pelas interações codon-anticodon e não de acordo com as identidades dos grupos aminoacila. A traduçao necessita que o tRNA seja aminoacilado pelo seu respectivo aaRS. O contato entre a sintetase e o tRNA ocorre na face interna deste último (face côncava) – haste aceptora e alça do anticódon.

A aaRS submete o aminoacil-tRNA e o aminocail-AMP a etapa de revisão de leitura e etapa de síntese e isso gera uma alta seletividade da enzima. (dupla peneiração)


Não se conhece qualquer tRNA procariótico ou citoplasmático que participe de uma combinação que não seja oscilante.

Pelo menos 31 tRNA são necessários para traduzir todas as 61 trincas codificadores do codigo genético, onde os mamíferos possuem mais de 150 tRNA e os isoaceptores são reconhecidos por uma única aaRS.


Os códons utilizados frequentemente são aqueles complementares as especies de tRNA mais abundantes. Esses códons estao diretamente relacionads com o nível de expressao dos genes


Ligação aminoácido – tRNA

• Cada aminoácido é ligado por uma sintetase diferente (ao todo são vinte). Os nucleotídeos presentes na molécula de tRNA permitem que apenas um tipo específica de aminoacil sintetase se ligue à extremidade 3’ do tRNA e adicione apenas um determinado aminoácido.

• A ligação aminoácido – tRNA é de alta energia e é usada posteriormente na síntese de proteínas, para realizar a ligação covalente entre os aminoácidos.

Interações Códon-Anticódon

- Pela região do anticódon, os tRNAs identificam no mRNA códons complementares e estabelecem pontes de hidrogênio com as bases do mRNA (pareamento códon-anticódon). - Este pareamento é chamado de oscilante, porque, a última base das trincas pode ser pareada de modo errado ou não equivalente.

- Tal fato explica porque, por exemplo, UCA, UCC, UCG e UCU correspondem ao aminoácido Serina.

- Graças a esse pareamento oscilatório com a terceira base do códon, 31 tipos de tRNA podem transportar 20 aminoácidos diferentes que correspondem a 21 códons.

Tabela dos códons e seus respectivos

aminoácidos

Síntese Proteica A principal função exercida pelo tRNA na síntese de proteínas é o

transporte específico dos aminoácidos de acordo com a sequência determinada pelo mRNA através do ribossomo que, por sua vez, libera uma enzima que catalisa ligações peptídicas covalentes entre aminoácidos adjacentes, o que resulta em um polipeptídio crescente.

A síntese polipeptídica é realizada da extremidade N-terminal para a C-terminal

Supressores Intergênicos

Mutações sem sentido são letais quando terminam a síntese de uma proteína essencial. Porém, pode ser recuperado com uma segunda mutação em outra região do genoma

Assim, os supressores surgem a partir de mutações em um gene de tRNA, fazendo com que esse reconheça um códon sem sentido.

Os resíduos de aminoácidos são adicionados sequencialmente à extremidade C-terminal e se esta for liberada do ribossomo, por tratamento com elevada concentração de sal, ocorre uma esterificação, formando um peptidil-tRNA.

O polipeptídeo nascente é alongado pela transferência do peptidil-tRNA ao aminoacil-tRNA que está chegando. (peptidil+1)

Supressores Intergênicos

Ação do tRNA na síntese proteica

Referências Bibliográficas 1. LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 2. ed. São

Paulo: Sarvier, 2000. 839p.

2. VOET, Donald; VOET, Judith G. Bioquímica. 4. ed. Porto Alegre, Artmed, 2013.

3. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/figuras/Citologia2/DNA4.JPG

4. Impact of disease-related mitochondrial mutations on tRNA structure and function. WITTENHAGEN, L. M., KELLEY, S. O. Trends in Biochemical Sciences, v 28, I 11. Novembro 2003, p 605-611.

5. Human Mitochondrial tRNAs: Biogenesis, Function, Structural Aspects and Diseases. SUZUKI, T. NAGAO, A. SUZUKI, T. Annu. Rev. Genet. 2011. 45:299-329.

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