Dogma Central da Biologia (W. Dogma Central da Biologia (W. Crick, 60’s Crick, 60’s

DNA RNA PROTEÍNA TTTrrraaannnssscccrrriiiçççãããooo TTTrrraaaddduuuçççãããooo

RRReeeppplll iiicccaaaçççãããooo

A síntese protéica (modelo simplificado)A síntese protéica (modelo simplificado)

SÍNTESE PROTÉICA EM SÍNTESE PROTÉICA EM PROCARIOTOSPROCARIOTOS

tradução do mRNAtradução do mRNA

Descrição preliminar da Descrição preliminar da TraduçãoTradução

a informação passa de uma linguagem a informação passa de uma linguagem de 4 letras (A,T,G,C), do mRNA, para de 4 letras (A,T,G,C), do mRNA, para

uma linguagem de 20 letras (20 uma linguagem de 20 letras (20 aminoácidos), do polipeptídeoaminoácidos), do polipeptídeo

A descrição da traduçãoA descrição da tradução O ribossomo com o rRNA e proteínas é o sítio da síntese protéica.O ribossomo com o rRNA e proteínas é o sítio da síntese protéica. A informação do gene é transferida para o mRNA, onde cada grupo de 3 A informação do gene é transferida para o mRNA, onde cada grupo de 3

nucleotídeos, o códon, especifica um aminoácido.nucleotídeos, o códon, especifica um aminoácido. Os aminoácidos são carreados até o ribossomo acoplados a um tRNA, que Os aminoácidos são carreados até o ribossomo acoplados a um tRNA, que

tem anticódons, que são 3 nucleotídeos complementares ao códon, tem anticódons, que são 3 nucleotídeos complementares ao códon, localizados na extremidade oposta ao sítio de acoplamento do aa.localizados na extremidade oposta ao sítio de acoplamento do aa.

Uma ligação peptídica vai formar-se entre dois aminoácidos presentes no Uma ligação peptídica vai formar-se entre dois aminoácidos presentes no ribossomo, liberando um tRNA (no códon 1) que deixa o seu aa ligado ao ribossomo, liberando um tRNA (no códon 1) que deixa o seu aa ligado ao segundo tRNA (no códon 2).segundo tRNA (no códon 2).

O mRNA move-se sob o ribossomomo e apresenta mais um códon, o O mRNA move-se sob o ribossomomo e apresenta mais um códon, o terceiro, que é acoplado por mais um tRNA trazendo um novo aa.terceiro, que é acoplado por mais um tRNA trazendo um novo aa.

O processo é repetido alongando a cadeia polipeptídica até formar a O processo é repetido alongando a cadeia polipeptídica até formar a proteína.proteína.

Animação do cdAnimação do cd

TraduçãoTradução É o mais complexo dos É o mais complexo dos

mecanismos biossintéticos mecanismos biossintéticos da célula. É uma linha de da célula. É uma linha de montagem onde participam: montagem onde participam: os ribossomos, o mRNA, os os ribossomos, o mRNA, os tRNA, os aa’s, energia e tRNA, os aa’s, energia e fatores protéicos que fatores protéicos que auxiliam as reações.auxiliam as reações.

Em Em E. coliE. coli, a síntese de uma , a síntese de uma proteína de 100 aa’s pode proteína de 100 aa’s pode levar 5 segundos.levar 5 segundos.

Ribossome image produced by Harry Noller at the University of California Santa Cruz, Venki Ramakrishnan at the University of Cambridge, England, and Thomas Steitz at Yale University

www.pbs.org/wgbh/nova/photo51/pict-06.html

A DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA A DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA DA TRADUÇÃODA TRADUÇÃO

Acoplamento do aa ao tRNAAcoplamento do aa ao tRNA

Os aa’s não são capazes de reconhecer os seus códons Os aa’s não são capazes de reconhecer os seus códons correspondentes sobre o mRNA. Mesmo se fossem, haveria correspondentes sobre o mRNA. Mesmo se fossem, haveria um problema de tamanho: o aa é bem menor que uma trinca um problema de tamanho: o aa é bem menor que uma trinca de nucleotídeos, logo, dois aa’s ficariam muito distantes um de nucleotídeos, logo, dois aa’s ficariam muito distantes um do outro para serem ligados. Quem resolve este problema é o do outro para serem ligados. Quem resolve este problema é o tRNA. Porém, o tRNA específico de cada aa, que é quem tRNA. Porém, o tRNA específico de cada aa, que é quem reconhece o códon, não tem uma afinidade específica pelo seu reconhece o códon, não tem uma afinidade específica pelo seu aa, como se poderia imaginar. São então enzimas duplamente aa, como se poderia imaginar. São então enzimas duplamente específicas (aminoacil-tRNA sintetases ex. Arginil tRNA - específicas (aminoacil-tRNA sintetases ex. Arginil tRNA - sintetase; Leucil tRNA - sintetase) que reconhecem o aa certo sintetase; Leucil tRNA - sintetase) que reconhecem o aa certo e o seu tRNA e acoplam um ao outro. Há portanto 20 aa’s e ao e o seu tRNA e acoplam um ao outro. Há portanto 20 aa’s e ao menos 20 tRNA diferentes (na verdade, cerca de 40) que menos 20 tRNA diferentes (na verdade, cerca de 40) que necessitam de ao menos 20 enzimas diferentes e específicas necessitam de ao menos 20 enzimas diferentes e específicas (na verdade, há 20). Enzima, aa e tRNA colidem por acaso. (na verdade, há 20). Enzima, aa e tRNA colidem por acaso. Pode haver mais de um tRNA por aa.Pode haver mais de um tRNA por aa.

Acoplamento do aa ao tRNA (cont)Acoplamento do aa ao tRNA (cont)

Uma aminoacil-tRNA sintetase junta um espeçifico Uma aminoacil-tRNA sintetase junta um espeçifico aa ao seu respectivo tRNA em uma reação de dois aa ao seu respectivo tRNA em uma reação de dois estágios: 1) O aa é ativado com ATP; 2) O aa é estágios: 1) O aa é ativado com ATP; 2) O aa é ligado ao tRNA por uma ligação de alta energia ao ligado ao tRNA por uma ligação de alta energia ao carbono 2' ou ao 3' da ribose localizada na carbono 2' ou ao 3' da ribose localizada na extremidade 3’ do tRNA (reação mediada pela extremidade 3’ do tRNA (reação mediada pela enzima sintetase). Existem algumas bases na enzima sintetase). Existem algumas bases na extremidade 3’ do tRNA que fazem com que a extremidade 3’ do tRNA que fazem com que a enzima o reconheça.enzima o reconheça.

A energia do tRNA carregado é posteriormente A energia do tRNA carregado é posteriormente usada em uma ligação peptídica (reação mediada usada em uma ligação peptídica (reação mediada pela enzima peptidil transferase) unindo o aa ao pela enzima peptidil transferase) unindo o aa ao outro no ribossomo para formar a proteína (figura)outro no ribossomo para formar a proteína (figura)

Montagem do Polipeptídeo Montagem do Polipeptídeo (em procariotos)(em procariotos)

IniciaçãoIniciação

AlongamentoAlongamentoFinalizaçãoFinalização

(ver animação do CD)(ver animação do CD)

IniciaçãoIniciação O primeiro aa em qualquer novo O primeiro aa em qualquer novo

peptídeo a ser produzido é a peptídeo a ser produzido é a N-formilmetioninaN-formilmetionina que é inserido pelo que é inserido pelo não pelo tRNAMet, mas sim por um não pelo tRNAMet, mas sim por um tRNA iniciador, o tRNAfMet tRNA iniciador, o tRNAfMet

mRNA liga-se à unidade 30 S do mRNA liga-se à unidade 30 S do ribossomo, a ligação é estimulada pelo ribossomo, a ligação é estimulada pelo Fator de iniciação IF3. O complexo liga-Fator de iniciação IF3. O complexo liga-se ao mRNAse ao mRNA

O mRNA parea-se à uma sequência de O mRNA parea-se à uma sequência de bases do rRNA. Dois códons ficam bases do rRNA. Dois códons ficam expostos em dois sítios do ribossomo. expostos em dois sítios do ribossomo. Um no sítio P (peptídico) e um no sítio Um no sítio P (peptídico) e um no sítio A (aminoacil). O códon do sítio P é A (aminoacil). O códon do sítio P é AUG, o outro depende do aa a ser AUG, o outro depende do aa a ser incorporadoincorporado

O fator de iniciação IF2 liga-se ao GTP O fator de iniciação IF2 liga-se ao GTP e ao iniciador tRNAfMet e estimula a e ao iniciador tRNAfMet e estimula a ligação de tRNAfMet ao complexo de ligação de tRNAfMet ao complexo de iniciação, levando o tRNAfMet para o iniciação, levando o tRNAfMet para o sítio Psítio P

Umas proteína ribossômica separa o Umas proteína ribossômica separa o GTP ligado ao IF2, ajudando a ativar a GTP ligado ao IF2, ajudando a ativar a montagem das duas subunidades montagem das duas subunidades ribossômicas. Nesta etapa, os fatores IF2 ribossômicas. Nesta etapa, os fatores IF2 e IF3 são liberados. O IF1 que esta e IF3 são liberados. O IF1 que esta possivelmente relacionado a reciclagem possivelmente relacionado a reciclagem do ribossomo após a terminaçãodo ribossomo após a terminação

AlongamentoAlongamento O 2° tRNA carregado se liga ao sítio A com a ajuda de O 2° tRNA carregado se liga ao sítio A com a ajuda de

um fator de alongamento, EF-Tu. Para obter isto, o EF-um fator de alongamento, EF-Tu. Para obter isto, o EF-Tu primeiro se liga ao GTP. Este complexo ativado EF-Tu primeiro se liga ao GTP. Este complexo ativado EF-Tu-GTP liga-se ao tRNA. Em seguida, a hidrólise de Tu-GTP liga-se ao tRNA. Em seguida, a hidrólise de GTP do complexo em GDP ativa a ligação do GTP do complexo em GDP ativa a ligação do aminoacil-tRNA ao sítio A, onde o EF-Tu é liberado, aminoacil-tRNA ao sítio A, onde o EF-Tu é liberado, deixando o novo tRNA no sítio A.deixando o novo tRNA no sítio A.

A enzima peptidil transferase (ou sintetase), que faz A enzima peptidil transferase (ou sintetase), que faz parte da unidade 50 S, promove a ligação peptídica parte da unidade 50 S, promove a ligação peptídica entre os 2 aa’s (radical carboxila com grupo amino).entre os 2 aa’s (radical carboxila com grupo amino).

O dipeptídeo solta-se do 1° tRNA (o tRNAfMet ) e fica O dipeptídeo solta-se do 1° tRNA (o tRNAfMet ) e fica preso somente ao 2° tRNA, no sítio A.preso somente ao 2° tRNA, no sítio A.

O 1° tRNAfMet é ejetado.O 1° tRNAfMet é ejetado. Translocação ou translação => o conjunto ‘mRNA + Translocação ou translação => o conjunto ‘mRNA +

tRNA + dipeptídeo’ se move de A para P, dando a tRNA + dipeptídeo’ se move de A para P, dando a impressão de que é o ribossomo que se desloca de 3 em impressão de que é o ribossomo que se desloca de 3 em 3 bases ao longo do mRNA. Esta etapa é mediada por 3 bases ao longo do mRNA. Esta etapa é mediada por fatores de alongamento EF-G e energia.fatores de alongamento EF-G e energia.

Um 3° tRNA carregado, correspondendo ao 3° códon Um 3° tRNA carregado, correspondendo ao 3° códon do mRNA, se liga ao códon que ocupa agora o sítio A, do mRNA, se liga ao códon que ocupa agora o sítio A, desocupado pelo conjunto.desocupado pelo conjunto.

O processo se repete. Novos ribossomos se acoplam O processo se repete. Novos ribossomos se acoplam no início da fita de mRNA (extremidade 5’) e se no início da fita de mRNA (extremidade 5’) e se movem na direção 5’-3’, sintetizando novas cadeias de movem na direção 5’-3’, sintetizando novas cadeias de aa.aa.

Obs:Obs: Nos procariotos, o tRNA inicializador também Nos procariotos, o tRNA inicializador também pode reconhecer como códons inicializadores também pode reconhecer como códons inicializadores também GUG e raramente UUG. Em eucariotos, além do AUG, GUG e raramente UUG. Em eucariotos, além do AUG, CUG também pode ser reconhecido como códon CUG também pode ser reconhecido como códon inicializador. Em eucariotos, a primeira metionina não inicializador. Em eucariotos, a primeira metionina não é formilada, mas possui dois tipos de tRNA, um para a é formilada, mas possui dois tipos de tRNA, um para a metionina inicializadora e outro para a interna do metionina inicializadora e outro para a interna do polipeptideo.polipeptideo.

TerminaçãoTerminação Quando o 1° ribossomo chega ao Quando o 1° ribossomo chega ao

códon de término (UAA, UAG, UGA) códon de término (UAA, UAG, UGA) ele é ejetado e as duas subunidades se ele é ejetado e as duas subunidades se separam para repetir o processo. Quem separam para repetir o processo. Quem reconhece o códon de término são os reconhece o códon de término são os fatores de liberação (RF1, RF2 e RF3), fatores de liberação (RF1, RF2 e RF3), que se ligam ao sítio A e promovem a que se ligam ao sítio A e promovem a hidrólise da ligação tRNA-hidrólise da ligação tRNA-polipeptídeo. A energia é fornecida polipeptídeo. A energia é fornecida por GDPpor GDP

Polipeptídeo e tRNA são liberados.Polipeptídeo e tRNA são liberados. Obs.: É o tRNA e não o aa que Obs.: É o tRNA e não o aa que

reconhece a parte do mRNA, que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa específico codifica o aa específico (figura)(figura)

Assim como a cor da flor, Assim como a cor da flor, muitos outros caracteres são o muitos outros caracteres são o resultado de processos metabólicos resultado de processos metabólicos que envolvem muitas enzimas e, que envolvem muitas enzimas e, conseqüentemente, muitos genes.conseqüentemente, muitos genes.

É o tRNA e não o aa que reconhece a É o tRNA e não o aa que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa parte do mRNA, que codifica o aa

específico específico

SÍNTESE PROTÉICASÍNTESE PROTÉICA(em eucariotos)(em eucariotos)

Ver animações:Ver animações:1.1. DidáticaDidática2.2. Próxima do realPróxima do real

A "N - Formil MetioninaA "N - Formil Metionina