código genético - iq.usp.br · o dogma central da biologia molecular replicação transcrição...

Código Genético

Bianca Zingales

[email protected]

O dogma central da Biologia Molecular

Replicação

Transcrição

Tradução

As proteínas são a expressão da informação genética

O DNA contém a informação genética

Descoberta do código genético

Pergunta: Como a informação genética contida no DNA (gene) dita a sequência da proteína (aminoácidos)?

DNA = 4 letras (A,T, C, G)

Proteínas = ~20 aminoácidos

Como um código de 4 letras é traduzido numa informação de 20 letras?

George Gamov foi um físico nascido na Ucrânia. Gamow tornou-se cidadão estadunidense em 1940

George Gamow

Tentativas:

Código genético

O código genético é uma linguagem baseada em 4 "letras“.

As 4 bases dos nucleotídeos formam "palavras" de 3 letras = códonsOs códons, dependendo da maneira como são agrupados, formam "sentenças" = proteínas.

Um códon é uma sequência de 3 nucleotídeos que corresponde a um aminoácido.

Um gene inclui uma série de códons que são lidos sequencialmente a partir de um ponto de iniciação. A leitura termina num ponto específico.

Decifrando o código genético

Nirenberg e Matthaei (1961)

Hipótese: Um códon codifica Um aminoácido

Sistema de síntese protéica in vitro (ribossomos,tRNAs, enzimas, 20 aminoácidos)

RNAs sintéticos (poli U; poli A; poli C)

Análise da sequência de aminoácidos nos peptídios sintetizados in vitro.

Experimentos de Nirenberg & Matthaei

Conclusão:

UUU – Phe

AAA – Lys

CCC - Pro

Decifrando o código genético

Nirenberg & Khorana - Prêmio Nobel em 1968

O código genético (1966)

CÓDIGO GENÉTICO – códons do mRNA

UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys

UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys

UUA Leu UCA Ser UAA STOP UGA STOP

UUG Leu UCG Ser UAG STOP UGG Trp

CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg

CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg

CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg

CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg

AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser

AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser

AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg

AUG Met ACG Thr AAG Lys AGG Arg

GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly

GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly

GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly

GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly

Os códons são lidos no sentido 5’-3’

O código genético (1966)

Outra apresentação

Características do código genético

Características do Código

1. O código é universal: Todos os organismos utilizam o mesmo código (exceção: mitocôndrias)

2. O código é degenerado:

O mesmo aminoácido é codificado por mais de um códon

3. Não-ambiguidade do código: cada códon corresponde a somente um aminoácido

Exceto: Metionina e Triptofano

4. O Código genético tem 64 códons:

61 códons para aminoácidos

3 códons de parada ou terminação: UAA, UGA, UAG

5. As trincas são lidas sem pontuação



6. Códon de iniciação: AUG = metionina. Em grande parte das proteínas a cadeia polipeptídica inicia com a metionina que é o aminoácido N-terminal.

Mutações de Ponto

Mutações de ponto: alteração de uma das bases de um códon.(Nota: a mutação ocorre no gene e se reflete na sequência do RNA)

• Substituições: troca de um único nucleotídeo.

• Inserções: adição de um ou mais nucleotídeos na sequência do DNA.

• Deleções: remoção de um ou mais nucleotídeos da sequência do DNA.

Tipos:

Mutação silenciosa O códon alterado codifica o mesmo aminoácido.

Mutação em "missense" O códon alterado codifica um aminoácido diferente.

Mutação em "nonsense" O códon alterado sinaliza o término da síntese protéica.

Mutação de Ponto por substituição

Efeito de Mutações de Ponto na Síntese Protéica

Mutações de ponto: alteração de uma das bases de um códon NO GENE.

Mutação silenciosa O códon alterado codifica o mesmo aminoácido.(lembrar que o código é degenerado)

Mutação 1

C

Função da proteína não alterada

DNA GCT TGT TTA CGA ATT A

DNA GCC TGT TTA CGA ATT A

Original


Mutação em "missense" O códon alterado codifica um aminoácido diferente.

Mutação 2


DNA ACT TGT TTA CGA ATT A

A

Thr

Original

A proteína pode perder sua função, dependendo da função do aminoácido trocado.(Ex. troca de um aa com carga +, por outro também com carga +;troca de um aa polar sem carga, por outro apolar)

Na anemia falciforme houve uma mutação de ponto que causou asubstituição do ácido glutâmico (polar positive) por valina (apolar).

A hemoglobina destes indivíduos tem propriedades diferentes da Hb normal. As hemácias ficam em formato de foice, são mais frágeis e se quebram facilmente - Anemia falciforme

Mutação em "nonsense" O códon alterado sinaliza o término da síntese protéica.


Mutação 3

A

Stop

DNA GCT TGA TTA CGA ATT A

A tradução do mRNA é interrompida.

A proteína será truncada e certamente perderá sua função.

Original


Mutação por inserção – inserção de uma base. Muda todo o passo de leitura do mRNA

CUU ACG AAU UAC.

Leu Thr Asn Tyr

DNA GCT TGT TTA CGA ATT AC

DNA GCT TGT CTT ACG AAT TAC

Polypeptide

Proteína diferente. Certamente perde sua função.

Original

Mutação 4


Exercício: Escrever a sequência do mRNA e da proteína

Mutação por deleção – perda de uma base. Muda todo o passo de leitura

DNA GCT TGT TTA CGA ATT AC

DNA GCT TGT TAC GAA TTA C

Proteína diferente. Certamente perde sua função.

Original

Mutação 5


Síntese de Proteínas(Tradução)

O dogma central da Biologia Molecular

Transcrição

Tradução

RNA - Sequência de nucleotídios – 4 Bases (A, U, C, G)

Proteína - Sequência de 20 aminoácidos

Gene - Sequência de nucleotídios – 4 Bases (A, T, C, G)

É o resultado do processo de tradução da informação contida no material genético da célula.

As proteínas são, portanto, a expressão da informação genética.

É um dos processos bioquímicos mais complexos. Cerca de 300 macromoléculas atuam de forma coordenada.

É o processo que mais gasta energia na célula.

SÍNTESE de PROTEÍNAS

Componentes Necessários para a Tradução

Os Aminoácidos

Os RNAs de Transferência

O RNA Mensageiro

Os Ribossomos

Fatores Protéicos

Fontes de Energia (ATP e GTP)

Braço TC

Braço aceptor do aminoácido

Extremidade 3’ - CCA

Braço do anticódon

Alça variável

C

Braço D

RNA de Transferência ou RNA Transportador

- RNA de fita simples de ~75 nucleotídios

- Estrutura em forma de Trevo

- 4 braços:Braço D – Dihidrouridina (D), Braço T C - Timina (T), Pseudouridina ()Braço do anticódonBraço aceptor do aminoácido (extr. 3’)

Pareia com o códon do mRNA

Pareamento CÓDON – ANTICÓDON

A sequência de bases do anticódon do tRNA é complementar e antiparalela ao códon do mRNA

mRNA

códon

CCG

anticódon

tRNA

GGC5’ 3’

Os Ribossomos

São estruturas formadas por uma associação entre proteínas (35%) e RNA (65%) (RNA

Ribossômico - rRNA).

Nos eucariotos, estão localizados no citossol na forma livre ou associados ao retículo endoplasmático.

São formados por 2 subunidades,

O ribossomo de:Procariotos é formado por uma subunidade 50S e outra 30S;O conjunto das duas subunidades forma o ribossomo – 70SEucariotos é formado por uma subunidade 60S e outra 40SO conjunto das duas subunidades forma o ribossomo – 80S

ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA

1. Ativação do aminoácido (no citossol)

2. Iniciação (no ribossomo)

3. Alongamento (no ribossomo)

4. Terminação (no ribossomo)

Etapas da síntese de proteínas

Ligação do aminoácido a seu(s) tRNA(s) específico(s).

Ocorre no Citossol.

A ligação é catalisada pelas aminoacil-tRNA sintetases, enzimas que reconhecem os aminoácidos e seus tRNAs

A reação é dependente de energia (ATP).

AA1 + tRNA1 + ATP AA1-tRNA1 + AMP + PP

PP 2PiPirofosfatase

GASTO DE DUAS LIGAÇÕES RICAS EM ENERGIA

1. Ativação dos Aminoácidos

Aminoacil-tRNA

Aminoácido

Reação com elevada especificidade!!!!!!!!!!!!!

http://www.youtube.com/watch?v=5bLEDd-PSTQ&feature=related

2. Iniciação

1 mRNA + small ribosomal subunit + methyonyl tRNA

Methionine

Gasto de 1 ATP

3. Propagação da cadeia da proteína

3. Propagação da cadeia da proteína

Depende dos "fatores de alongamento" e do complexo de iniciação.

A cadeia protéica cresce da extremidade N-terminal (Met) para a C-terminal.

O mRNA é lido no sentido 5’ para 3’ .

A ligação peptídica é catalisada pela Peptidil transferase

Há gasto de energia sob forma de hidrólise do GTP. Um GTP para cada

Aminoácido incorporado na proteína.

Gasto de GTP

Entra o segundo aminoácido ligado a seu tRNA.

FORMAÇÃO DA PRIMEIRA LIGAÇÃO PEPTÍDICA

A ligação peptídica é catalisada por uma molécula de RNA, componente da subunidade 50S, que tem atividade de peptidil transferase

Notem que a Met ligou-se à Histidina carregada pelo tRNA2.

Notem que o primeiro tRNA ficou descarregado no sítio P

O tRNA livre sai do complexo e o ribossomo move-se um códon, às custas da hidrólise do GTP. Fica posicionado o terceiro códon.

Nestas etapas participam fatores de alongamento

Repete-se o processo de formação da ligação peptídica, o desligamento do tRNA livre e movimento do ribossomo

N-terminal

Gasto de uma ligação rica em energia para cada aminoácido incorporado na proteína.

4. Terminação da cadeia da proteína

4. Terminação da cadeia da proteína

O surgimento de um códon de terminação - UAG, UGA ou UAA - determina a ligação de um "Fator de terminação", associado a GTP.

Este fator determina o rompimento da ligação entre o último AA e seu tRNA e a hidrólise do GTP

Fator de terminação

A ligação do fator de terminação no códon específico faz com que a proteína recém-sintetizada se desligue do ribossomo.

Em seguida o ribossomo se desliga do mRNA e as subunidades se separam

Gasto de uma ligação rica em energia para liberação da proteína

http://www.youtube.com/watch?gl=BR&v=NJxobgkPEAo

Síntese proteica

http://www.youtube.com/watch?v=D5vH4Q_tAkY&feature=related

Animações

Do RNA à Síntese Proteica

“Substância produzida por um organismo ou obtida sinteticamente que, em soluções diluídas, destrói as bactérias e outros microrganismos ou inibe o seu desenvolvimento.”

ANTIBIÓTICOS

ANITBIÓTICOS

Antibiótico Células-alvo Efeito

Estreptomicina

Procariótica

- Inibe a iniciação - Provoca erro na leitura do

RNAm

Tetraciclina

Procariótica - Inibe a ligação do aminoacil-RNAt ao sítio A do ribossoma

Cloranfenicol

Procariótica

- Inibe a actividade da peptidil transferase

Eritromicina

Procariótica

- Liga-se à subunidade 50S do ribossoma e inibe a translocação

Puromicina

Procariótica e Eucariótica

- Provoca a terminação prematura da cadeia, actuando como um análogo do aminoacil-

RNAt

Cicloheximida Eucariótica - Inibe a actividade da peptidil

transferase

Composto

Antibióticos que atuam na síntese protéica bacteriana

Inibem a Síntese de Parede Celular

- Impedem a síntese completa da Peptideoglicana

- Atuam em bactérias em crescimento

Penicilinas

Curiosidade:

código genético - iq.usp.br · o dogma central da biologia molecular replicação transcrição...

Documents