Genética Molecular

Tradução

Tradução

Tradução:

Processo a partir do qual o mRNA é decodificado nos ribossomos (de ácido ribonucléico e soma (Grego, significa “corpo”) para especificar a sítese de polipeptídeos.

Decodificação do mRNa é possível por meio do Código Genético.

Código genético

Refere-se às regras que estabelecem qual aminoácido será codificado por uma determinada trinca de nucleotídeos presentes numa seqüência de mRNA.

Descoberta do código genético:

• Se cada nucleotídeo especificasse um aminoácido

• Se os aminoácidos fossem codificados a cada dupla de nucleotídeos

• Se cada aminoácido fosse especificado por uma trinca de nucleotídeos

4 combinações

16 combinações

64 combinações

AUCG

A AU UC CG G

A A AU U UC C CG G G

Se o código genético for uma trinca, então, uma única deleção ou inserção de uma base numa sequência de mRNA produziria uma proteína não funcional, já que todos os códons seguintes à mutação seriam alterados.

Estudos de mutagênese envolvendo 1, 2 e 3 pares de bases – codificação em trincas do código genético.

Original: CAN YOU SEE THE WAY ITS DUNUma inserção: CAN YOX USE ETH EWA YIT SDU NDuas inserções: CAN YOX UZS EET HEW AYI TSD UMTrês inserções: CAN YOX UZS QEE THE WAY ITS DUN

Características do código genético:

1 – é lido em trincas (códons);

2 – é degenerado (mais de uma trinca especifica um mesmo aminoácido);

3 – possui códons de iniciação (AUG) e terminação (UAA, UGA, UAG);

4 – é universal (com algumas exceções).

* 1. The Standard Code * 2. The Vertebrate Mitochondrial Code * 3. The Yeast Mitochondrial Code * 4. The Mold, Protozoan, and Coelenterate Mitochondrial Code and the Mycoplasma/Spiroplasma Code * 5. The Invertebrate Mitochondrial Code * 6. The Ciliate, Dasycladacean and Hexamita Nuclear Code * 9. The Echinoderm and Flatworm Mitochondrial Code * 10. The Euplotid Nuclear Code * 11. The Bacterial and Plant Plastid Code * 12. The Alternative Yeast Nuclear Code * 13. The Ascidian Mitochondrial Code * 14. The Alternative Flatworm Mitochondrial Code * 15. Blepharisma Nuclear Code * 16. Chlorophycean Mitochondrial Code * 21. Trematode Mitochondrial Code * 22. Scenedesmus Obliquus Mitochondrial Code * 23. Thraustochytrium Mitochondrial Code

Proteínas: polímeros de aminoácidos, ligados em série por meio de uma ligação peptídica.

Aminoácido

Grupamento R – diferenciam os aminoácidos:• Carregados negativamente (e.g., ác. aspártico e ác. glutâmico);• Carregados positivamente (e.g., lisina, arginina e histidina);• Polares (e.g., glicina, serina e treonina);• Apolares (e.g., alanina, valina e leucina)

Ligação peptídica

Extremidades: amino terminal ou N terminal, e

carboxi terminal ou C terminal.

Quatro níveis de organização estrutural das proteínas:

• Estrutura primária: é a sequência linear dos aminoácidos.

• Estrutura secundária: é a trajetória espacial do arcabouço do polipeptídeo.

hélice: formada quando uma única cadeia polipeptídica gira em torno de si mesma, formando um estrutura cilíndrica.

– Folha pregueada: formada quando uma cadeia de polipeptídeo estendida dobra-se em pregas sobre si mesma.

• Estrutura terciária: é a conformação tridimensional de um polipeptídeo (globular, barra, tubo, rolo, etc).

Papel fundamental das pontes dissulfeto (cisteína)

• Estrutura quaternária: interação entre inúmeras subunidades ou moléculas de polipeptídeos.

Holoenzimas

Funções protéicas:• Proteínas estruturais (e.g., colágeno);• Proteínas contráteis (e.g., actina e miosina);• Proteínas de transporte (e.g., hemoglobina);• Proteínas de proteção (e.g., imunoglobulinas);• Proteínas reguladoras (e.g., hôrmonios, como insulina);• Proteínas de armazenamento (e.g., ferritina);• Enzimas (e.g., RNA polimerase).

tRNA: elo entre a informação contida no mRNA e a sequência de aminoácidos do polipeptídeo.

Degeneração do código genético: mais de um tipo de tRNA para um mesmo aminoácido – isoaceptores.

Amiloacilação: ligação de um aminoácido ao braço aceptor do tRNA através de ligações covalentes entre o grupamento carboxila do aminoácido e a extreminade 3’-OH do tRNA.

Reação catalisada com gasto de energia por aminoacil-tRNA-sintetases – primeiro nível de especificidade de um tRNA.

Reconhecimento do códon correto e ligação entre mRNA e polipeptídeo por pareamento de bases – função da alça anticódon do tRNA.

Pareamentos incomuns não permitidos entre o 1º nucleotídeo do anticódon e o 3º nucleotídeo do códon (posição de oscilação).

Tradução em Procariotos

IniciaçãoComeça assim que a extremidade 5’ do mRNA é liberada do DNALigação da subunidade menor do ribossomo (30S) ao mRNA em uma

sequência consenso (Shine-Dalgarno): 5’-AGGAGGU-3’ antecedente ao códon de iniciação (5’ UTR) – migração até o códon AUG (ca. 10 nt do sítio de iniciação).

Primeiro tRNA aminoacilado contendo uma metionina modificada (fmet).

fmet (N-formilmetionina): substituição de um dos átomos de hidrogênio do grupamento amino por um grupamento formil (-COH) – polimerização do polipeptídeo na direção amino-carboxila.

Complexo de iniciação – mRNA + suunidade 30S + tRNAfmet

aminoacilado – envolvimento de proteínas não ribossomais (fatores de iniciação IF1, IF2 e IF3) – dissociação do ribossomo em subunidades.

Alongamento da cadeia

Fixação da subunidade maior do ribossomo (50S) – formação de dois sítios distintos (sítio peptidil – P – e sítio aminoacil – A).

Sítio P é ocupado pelo tRNAfmet, enquanto que o sítio A fica posicionado sobre o segundo códon vazio.

O segundo tRNA aminoacilado entra no sítio A, e forma pares de bases com o segundo códon.

Formação de uma ligação peptídica entre o grupamento carboxila do fmet e o grupamento amino do segundo aminoácido (peptidiltransferase e tRNA desacilase).

Translocação – o ribossomo desliza três nucleotídeos ao longo do mRNA, e simultaneamente o tRNAfmet é expelido do sítio P, fazendo com que o sítio A se torne livre novamente.

Sucessivos aminoácidos são incorporados à cadeia polipeptídica crescente.

Necessidade de fatores de alongamento (EF-Tu, EF-Ts, e EF-G)

Finalização da cadeia

Ocorre quando um códon de término (UAA, UAG ou UGA) entra no sítio A.

Não há moléculas de tRNA com anticódons capazes de parear com qualquer um dos códons de término – fatores de liberação (RF1, RF2 ou RF3) entram no sítio A e clivam o polipeptídeo.

Liberação do polipeptídeo e dissociação do ribossomo em suas subunidades.

Dobramento da cadeia polipeptídica em sua estrutura terciária.

Animação

Tradução em Eucariotos

Similar à tradução dos procariotos, com algumas divergências.

Não existe uma sequência Shine-Dalgarno: subunidade menor do ribossomo (40S) reconhece a estrutura cap em 5’ como seu sítio de ligação – migração da subunidade menor ao longo do mRNA até encontrar o códon de iniciação AUG, inserido geralmente em uma sequência GCCPuCCAUGG.

O tRNA iniciador nos eucariotos transporta uma metionina não modificada.

O início da tradução nos eucariotos requer muito mais fatores de iniciação do que em procariotos.

Somente o segmento central de uma molécula de mRNA eucariótico é traduzido – regiões 5’-UTR e 3’-UTR, assim como cap e cauda poli(A) auxiliam na ligação e estabilização do mRNA aos ribossomos.

Modificações posteriores à tradução

Dobramento da proteína: a proteína é inativa até que adquira sua estrutura terciária correta.

Remoção do AUG amino terminal: a maioria dos polipeptídeos recém-sintetizados possui um aminoácido metionina na extremidade amino terminal.

Modificação química: adição de grupamentos químicos (hidroxilação, fosforilação, metilação, acetilação, glicosilação, etc) a aminoácidos específicos, ou adição de carboidratos ou lipídeos.

Clivagem proteolítica: o produto primário da tradução também pode sofrer uma clivagem interna pela ação de proteases a fim de gerar um produto maduro menor (e.g., proteínas plasmáticas, hormônios, neuropeptídeos, fatores de crescimento, etc).

Remoção da sequência sinal para localização tecidual.

Intein splicing e união dos exteins: versão proteíca do splicing de íntrons que ocorre na molécula de hnRNA.

Degradação (turnover das proteínas)

Remoção de proteínas seja por substituição por novas proteínas, seja em resposta a mudanças celulares

Processo altamente seletivoBactérias: ação de proteases na controle da degradação proteícaEucaritos: sistema de degradação envolvendo a ubiquitina e o

proteassomo.