Tradução /Tradução /Síntese de ProteínasSíntese de Proteínas

Código GenéticoCódigo 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;

1 códon 3 nucleotídeos no RNAm

7 códons 21 nucleotídeos

Código GenéticoCódigo Genético

Código Código GenéticoGenético

61 dos 64 códons possíveis codificam os 20 aminoácidos

padrão

Códons de terminação ou de parada ou sem

sentido; não codificam AA.

UAG / UGA / UAAUAG / UGA / UAA

Código GenéticoCódigo 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

• 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;

Mutações no Código GenéticoMutações 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.

Outras Mutações no Código Outras Mutações no Código GenéticoGenético

• 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 TraduçãoComponentes da Tradução

AA é ligado aqui

•RNAt:RNAt:50 tipos de RNAt para 20 aa:

alguns aas possuem mais de um RNAt específico

Estrutura secundária: folha de trevoO pareamento códon-anticódon é

complementar e antiparalelo

1 anticódon pode reconhecer mais de um códon

Componentes da TraduçãoComponentes 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 TraduçãoComponentes da Tradução

• RNAm (molde);

• Ribossomos:

Componentes da TraduçãoComponentes da Tradução

Ribossomos: grandes complexos de RNAr e proteínas compostos por duas subunidades.

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 TraduçãoComponentes da Tradução

• 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.

Ribossomos:

• Fatores protéicos:– Fatores de iniciação, alongamento e

terminação ou liberação.• ATP e GTP.

• 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 Reconhecimento dos Códons pelo RNAtRNAt

• 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.

Reconhecimento dos Códons pelo Reconhecimento dos Códons pelo RNAtRNAt

Hipótese da OscilaçãoHipótese da Oscilação

OBS: I (inosina) contém base hipoxantina pode ser encontrado como a primeira base do anticódon → base oscilante que pareia

com mais de 1 base

1 anticódon pareia com mais de 1 códon!

Lig. + específica

Lig. - específica

As interações códon-anticódon otimizam tanto a exatidão quanto a velocidade de síntese protéica

• Ativação dos AAs:– Ligação dos AAs aos seus RNAt ocorre no

citosol pelas aminoacil-RNAt sintetases.– Duas lig. de alta energia

Etapas da Síntese ProtéicaEtapas da Síntese Protéica

Aminoacilação do RNAt

Etapa 1Etapa 1

Requer:• 20 aas• 20 aminoacil-tRNA sintetases•Energia – ATP• RNAt

• 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 ProtéicaEtapas da Síntese ProtéicaEtapa 2Etapa 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;

Etapas da Síntese ProtéicaEtapas da Síntese ProtéicaEtapa 2Etapa 2

IniciaçãoIniciaçãoEtapa 2Etapa 2

Requer:• RNAm• aminoacil-tRNA de iniciação – metionina• códon de iniciação - AUG

• Subunidade 30S e 50S• Fatores de iniciação• GTP•Cofator enzimático – Mg+2

Formação do complexo de iniciação em eucariotos

• 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 .

Etapas da Síntese ProtéicaEtapas da Síntese ProtéicaEtapa 3Etapa 3

AlongamenAlongamentoto

Etapa 3Etapa 3

Requer:• Complexo de iniciação• aminoacil-tRNA especificados pelos códons• Fatores de alongamento• Peptidiltransferase• GTP

Alongamento Alongamento TanslocaçãoTanslocação

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 não-carregado é deslocado

para o sítio E, desligando-se imediatamente do

ribossomo. A translocação envolve o complexo fator de elongação EF-G-GTP.

Etapa 3Etapa 3

• 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 4Etapa 4

TerminaçãoTerminação

Etapa 4Etapa 4

-Hidrólise da lig. peptidil-RNAt terminal;

-Liberação do peptídeo livre e do RNAt;

-Dissociação do ribossomo 70S.Requer:

• Códons de terminação• Fatores de liberação

• Polissomos ou Polirribossomos:

– Complexo de 1 RNAm e vários ribossomos.

Etapas da Síntese ProtéicaEtapas da Síntese Protéica

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

Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional

Etapa 5:

Protrombina

Metilação

OutrasModificações

Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional

Etapa 5:

Monometil e dimetilisina-Proteínas musculares e citocromoc

Trimetilisina- Calmodulina

As proteínas assumem a sua conformação nativa com o auxílio das chaperonas ou proteínas do

estresse ou proteínas do choque térmico (heat shock proteins).

Conformação Desnaturada

Conformação Nativa

Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional

Etapa 5:

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

Diferenças entre procariotos e eucariotosLigação do mRNA àsubunidade menor ribossomal

O 5´-CAP do mRNA liga-seaos fatores de iniciação e àsubunidade 40S. O mRNA é lidoa partir do códon de iniciação

Primeiro Aminoácido Metionina (não formilada)

Fatores de iniciação eIFs (8 ou mais)

Fatores de terminação eRF

Fatores de alongamento EF1a (EF-Tu)EFbg (EF-Ts)EF2 (EF-G)

Ribossomo · 80S (40S + 60S)· ausência de sítio E (exit· tradução não simultânea com

transcrição

EUCARIOTOS

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 Protéica no RER

Síntese proteíca no reticulo endoplasmático rugoso daquelas proteínas que serão

localizadas na membrana plasmática ou nos lisossomos, ou serão secretadas

Inibidores de Síntese ProtéicaTetraciclina:

bloqueia o sítio A ribossomalEstreptomicina:

Liga-se à subunidade 30S e distorce sua estrutura inibindo a

iniciação

XX

Inibidores de Síntese ProtéicaCloranfenicol:

Inibe a atividade de peptidil- transferase procariótica

X

Clindamicina e Eritromicina:Ligam-se de maneira irreversível à

subunidade 50S do ribossomo bacteriano, inibindo o

deslocamento.

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).