UNIDADE 03

METABOLISMO DE PROTEÍNA

Disciplina de Biociências IDB-110

Área de BioquímicaProfa. Cínthia P. M. Tabchoury

O QUE É QUE VOCÊS SE LEMBRAM DE PROTEÍNA??

Biossíntese de Proteínas

I – Introdução:

70 proteínas ribossômicas, 20 ou + enzimas ativadoras de aa, + 12 enzimas auxiliares, fatores de iniciação, alongação e terminação, + 40 tRNA = cerca de 300 moléculas envolvidas.

II – Síntese Proteica:a) descoberta;b) Características;c) Ativação dos aa;d) Iniciação;e) Alongamento;f) Terminação;g) Enrolamento e Processamento.

Introdução As proteínas devem ser sintetizadas em

resposta às necessidades da célula, transportadas e degradadas quando a necessidade cessar;

A síntese das proteínas é o mais complexo dos mecanismos biossintetizantes;

Pode ser responsável pelo gasto de até 90% da energia química usada por 1 célula para todas as reações biossintetizantes;

Apesar da complexidade, as proteínas são sintetizadas em velocidades extrema/e altas.

Ex: cadeia polipeptídica com 100 resíduos de aa – 5 segundos

Sítio da síntese protéica é o ribossomo

Ribossomo: são compostos de rRNA e proteínas.

Possuem 2 subunidades que se encaixam de modo que uma fenda é formada entre elas por onde passa o mRNA durante o processo de síntese protéica.

citosol

ribossomo

Lúmen do RE

Os aa estão ativados: são ligados ao tRNA, formando os aminoacil-tRNAs.

aminoácido

Sítio de ligação do aa

adaptador

Trinca de nucleotídeos codificando para uma

aa

Códon de iniciação, AUG, sinaliza o início das cadeias polipeptídicas.

3 trincas nucleotídicas, UAA, UAG, UGA, não codificam qualquer aminoácido e sinalizam o fim da síntese da cadeia polipeptídica.segunda letra do códon

Primeira letra do códon

(extremidade 5’)

O código genético é degenerado, significando que um certo aminoácido pode ser especificado por mais de um códon;

Degenerado não significa imperfeito;

O código genético não é ambíguo, pois nenhum códon especifica mais de um aa;

Quando um aa possui códons múltiplos, a diferença entre os códons está, geralmente, na 3a base.

Ex: alanina é codificado pelas trincas GCU, GCC, GCA e GCG

tRNA funciona como um adaptador, reconhece uma seqüência nucleotídica curta no mRNA.

Uma trinca nucleotídica específica no tRNA interage com uma trinca códon específica no mRNA através de pontes de H de bases complementares.

Os 2 RNAs são pareados antiparalelamente, a primeira base do códon (ler na direção 5’3’) pareando com a terceira base do anticódon.

A síntese proteica é composta por 5 etapas: ativação dos aa, iniciação, alongamento, terminação/liberação e enrolamento/processamento.

Os tRNAs são relativamente pequenos e consistem de 1 fita simples de RNA enrolada;

Há pelo menos 1 espécie de tRNA para cada aa;

Todos tRNAs possuem a seqüência CCA na extremidade 3’ onde se liga ao aminoácido.

Há ativação do aminoácido para formação da ligação peptídica e a ligação do aa a um tRNA adaptador que direciona sua colocação.

aminoácido

Classe I aminoacil-tRNA

sintetases

Classe II aminoacil-tRNA

sintetases

A identidade do aminoácido ligado ao tRNA não é checada no ribossomo;

A ligação do aminoácido correto é essencial para a fidelidade da síntese de proteínas;

A enzima aminoacil-tRNA sintetase discrimina e liga-se ao seu aminoácido específico;

Esta enzima ainda possui uma função de revisão, onde os aminoácidos são checados em um segundo centro ativo e os incorretos são hidrolisados.

INICIAÇÃO –ESTÁGIO 2

Um aminoácido específico inicia a síntese protéica.

A síntese das proteínas começa na extremidade aminoterminal e são alongadas pela adição seqüencial de resíduos de aa até a extremidade carboxilaterminal.

O complexo de iniciação se forma em 3 etapas com o gasto da hidrólise de GTP a GDP e Pi.

P designa o sítio peptidil.

A designa o sítio aminoacil.

Subunidade 30S

Códon de iniciação

Subunidade 50S

Subunidade 50S

próximo códon

Complexo de iniciação (70S)

próximo códon

próximo aminoacil-

tRNA

Ligação do

próximo aminoacil-

tRNA

ALONGAMENTO – ESTÁGIO 3

Ligações peptídicas são formadas nesta etapa;

complexo de iniciação;

próximo aminoacil-tRNA especificado pelo códon seguinte no mRNA;

fatores de alongamento;

o 2º aminoacil se liga no sítio A, o que é acompanhado pela hidrólise de GTP a GDP e Pi.

Formação da ligação peptídica

tRNAfMet deacilado

Dipeptidil tRNA2

fMet-tRNAfMet

Aminoacil-tRNA2

ALONGAMENTO

Formação da ligação peptídica;

Peptidil transferase: ribozima;

dipeptidil-tRNA no sítio A e o tRNA(met) descarregado ligado ao sítio P.

tRNAfMet deacilado

Dipeptidil tRNA2

Translocação

próximo aminoacil-tRNA

Direção do movimento do ribossomo

ALONGAMENTO

Translocação: ribossomo move-se 1 códon na direção da extremidade 3’;

O 3º códon do mRNA agora está no sítio A e o 2º códon no sítio P;

Movimento do ribossomo ao longo do mRNA requer a energia fornecida pela hidrólise de outra molécula de GTP.

Cadeia polipeptídica sempre permanece ligada ao tRNA do último aa que foi inserido;

Fator de liberação se

liga

União polipeptidil-

tRNA hidrolisada

Dissociação dos componentes

TERMINAÇÃO – ESTÁGIO 4

Término da síntese do polipeptídio requer um sinal especial;

sinalizada por um dos 3 códons de terminação no mRNA;

fatores de liberação ou terminação;

hidrólise da ligação peptidil-tRNA terminal;

liberação do polipeptídio livre e do último tRNA;

dissociação do ribossomo 70S nas 2 subunidades.

Subunidades ribossomais que chegam

Cadeia polipeptídica em crescimento

Direção da

tradução

POLISSOMOS

Agregados de 10 a 100 ribossomos;

vários ribossomos podem traduzir um único mRNA, permitindo um uso altamente eficiente do mesmo.

Nas bactérias, há um acoplamento muito estreito entre a transcrição e a tradução; inicia-se a tradução antes que a transcrição se complete.

Enrolamento e Processamento

Modificações nos grupos amino e carboxilaterminal;

Perda da seqüência sinalizadora;

Modificações de aminoácidos individuais;

Ligação de cadeias laterais de carboidratos;

Adição de grupo isoprenil;

Adição de grupos prostéticos;

Formação das ligações cruzadas de dissulfeto.

Síntese proteica é uma função central na

fisiologia celular e o alvo primário de

antibióticos e toxinas.

A puromicina inibe a translocação através da

formação da peptidilpuromicina.

Peptidil transferase

Sítio P peptidil-tRNA

Sítio P puromicina

A tetraciclina bloqueia o sítio A.

A cicloheximida é uma toxina que

bloqueia a transferência do

peptídio dos ribossomos 80S

(ribossomos eucarióticos) mas não do 70S (ribossomos

bacterianos).

O cloranfenicol bloqueia a transferência do peptídio.

A estreptomicina em baixas concentrações leva a erro de leitura e

em altas concentrações inibe a iniciação da síntese protéica.

http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/animations.htm