TRADUÇÃO – SÍNTESE PROTEICA
Propaganda
TRADUÇÃO – SÍNTESE PROTEICA Formação do Aminoacil-tRNA Durante a formação do aminoacil-tRNA, o aminoácido é primeiramente ativado, reagindo com o ATP. Após, é transferido do aminoacil-AMP para a extremidade 3´ do tRNA. Um tRNA particular reconhece somente o códon de iniciação AUG, e não qualquer outro códon AUG do mRNA. O aminoacil-tRNA para o códon de iniciação é o metionil-tRNAi Met O tRNA que está associado ao aminoácido é dito “carregado” Nas bactérias o metionil-tRNAi Met contém uma formil-metionina, metionil-tRNAf Met. A metionina inicial não é formilada em eucariontes • A aminoacil tRNA sintase é específica para o aminoácido, em caso de erro de reconhecimento o complexo aminoácido-AMP é hidrolisado antes da formação do aminoacil-tRNA • A aminoacil-tRNA sintase é específica, também, para o tRNA, sendo esta interação referida como o “segundo código genético”. Vários nucleotídeos estão envolvidos no reconhecimento do tRNA por esta enzima. A hidrólise da ligação éster entre o aminoácido o o tRNA pode ocorrer em caso de erro. O Processo de Tradução em Procariontes a) iniciação A seqüência Shine-Delgarno no mRNA serve como sinal para a iniciação da síntese protéica nos procariontes. Nos eucariontes, o códon de iniciação na extremidade 5´- 7-metil-GTP é o sinal. 1. A subunidade 30S do ribossomo liga-se aos fatores de iniciação IF-1 e IF-3. O IF-3 previne a associação do complexo à subunidade 50S do ribossomo. 2. O códon de iniciação é guiado até a sua posição correta no sítio P, pela seqüência Shine-Delgarno. Esta seqüência possui complementariedade com o rRNA 16S da subunidade 30S. 3. O metionil-tRNAf Met liga-se ao códon de iniciação no sítio P da subunidade 30 S, juntamente com o complexo fator de iniciação IF-2.GTP. 4. A subunidade 50 S se associa à 30S, completando o ribossomo. O Ocorre a hidrólise do GTP e a dissociação dos fatores de iniciação. b) alongamento Na primeira etapa do alongamento na síntese protéica bacteriana, ocorre a ligação do segundo aminoacil-tRNA ao sítio A do ribossomo. O aminoaciltRNA está associado ao complexo fator de elongação EF-Tu.GTP. Durante a ligação, ocorre hidrólise do GTP e dissociação do EF-Tu. Na segunda etapa do alongamento, ocorre a formação da primeira ligação peptídica na síntese protéica bacteriana, catalizada pela ribozima rRNA 23S. Na terceira etapa do alongamento, ocorre a translocação dos tRNA: 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 descarregado, é deslocado para o sítio E, desligando-se imediatamente do ribossomo. A translocação envolve o complexo fatore de elongação EF-G.GTP. c) terminação A terminação da síntese protéica bacteriana ocorre em resposta ao códon de terminação. Quando este códon ocupa o sítio A do ribossomo, três fatores de liberação (RF1, RF2 e RF3) hidrolisam a ligação entre o proteína e o tRNA, liberam a proteína e o tRNA do sítio P, e dissociam as subunidades 30S e 50S do ribossomo. Nos procariontes, há o acoplamento entre a transcrição e a translação. O mRNA é traduzido pelos ribossomos enquanto ele ainda está sendo transcrito do DNA pela RNA polimerase O Processo de Tradução em Eucariontes Diferenças entre a síntese protéica em procariontes e eucariontes Ligação do mRNA à subunidade menor ribossomal Primeiro Aminoácido O 5´-quepe do mRNA ligase aos fatores de iniciação e à subunidade 40S. O mRNA é lido a partir da códon de iniciação Metionina (não formilada) Fatores de iniciação eIFs (8 ou mais) Fatores de alongamento EF1EF-Tu) EF (EF-Ts) EF2 (EF-G) Ribossomo 80S (40S + 60S) Fator Função eIF2 Facilita a ligação do Metionil-tRNAiMet eIF2B, eIF3 Primeiros fatores que se ligam à subunidade 40 S. Remove a estrutura secundária do mRNA, permitindo ligação com 40S Facilita a procura do códon de iniciação do mRNA. Liga-se ao 5´-quepe do mRNA. eIF4A eIF4B eIF4E eIF4G eIF5 eIF6 Liga-se ao eIF4E e à proteína ligante de poli A (PAB) Promove a dissociação do fatores para a ligação da subunidade 60 S Facilita a dissociação das subunidades 40S e 60S na terminação Formação do complexo de iniciação nos eucariontes Resumindo: Códons Anticódons • Conjunto de três nucleotídios presentes nos RNAt e que correspondem à seqüência complementar ao RNAm. • EX: RNAm: UAC – CCG – UAA RNAt: AUG – GGC - AUU Códons e anticódons O códon AUG determina o início da síntese polipeptídica Liga-se o RNAt correspondente e a seguir, a grande unidade do ribossomo. Tem início o processo: Sítio A – aminoacila Sítio P - peptidil O AA do sítio P será unido ao AA do sítio A ligação peptídica pela peptidil transferase. O AUG é guiado à subunidade 30S por uma seqüência de 8 a 13 pares de bases – Seqüência de Shine Delgarno. Desloca-se o RNAt anterior O ribossomo move-se por um códon. Encaixa-se novo RNAt no sítio A A cadeia polipetídica é alongada pelo deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm Surge o códon de terminação UAA Encaixa-se o Fator Liberador (RF) O encaixe do RF (fator liberador) determina o deslocamento de todas as unidades. Os Polissomos Um polirribossomo: vários de ribossomos traduzem simultaneamente a mesma molécula de RNAm Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional Após a translação, algumas proteínas, antes de assumirem a sua conformação nativa, têm a sua estrutura primária alterada por modificações pós-translacionais, como por exemplo: Fosforilação Carboxilação As proteínas assumem a sua conformação nativa com o auxílio de proteínas denominadas chaperones ou proteínas do estresse ou proteínas do choque térmico (heat shock proteins). Conformação desnaturada Conformação nativa Síntese Protéica no Retículo Endoplasmático Rugoso Síntese proteíca no reticulo endoplasmático rugoso daquelas proteínas que serão localizadas na membrana plasmática ou nos lisossomos, ou serão secretadas Inibidores de Síntese Protéica Alguns inibidores da síntese proteíca Tetraciclina: bloqueia o sítio A ribossomal Cloranfenicol: Inibe a atividade de peptidil- transferase do rRNA 23S. Características do Código Genético Código Genético: Decifração -NIREMBERG etal. (1961) –pré-requisitos necessários •síntese proteica in vitro •produção de mRNAs sintéticos –ex: poli A, poli G, poli C, e seus derivados Conseqüências: poli U –proteína com PHE –PHE –PHE – poli G –proteína com GLI –GLI –GLI – poli A –proteína com LIS –LIS –LIS – ... poli (3 letras) ... Propriedades: Códons de 3 letras –64 combinações possíveis Degeneração –+ de um códon para o mesmo aa •ex: LEU, SER, etc Não ambígüo –Um códon codificando + de 1 aa Descrição das degenerações Propriedades: mutações nos códons –alterações nas 3ªs substituções letras não gera –alterações nas 1ªs letras geram substituições de aa com propriedades físicoquímicas semelhantes –alterações nas 2ªs letras substituições de aa não relacionados geram Conseqüências da degeneração Propriedades: substituições de aminoácidos: –transições •pi ⇔pi •pu⇔pu –transversões •pu⇔pi –mis-sense–mudança de 1 aa por outro –non-sense–terminação precoce Propriedades:inserção perda de fase (frameshift) –deleções ou inserções de bases •ex:normal – AUGGCUUCUGCGCAGAUUAGGCAC ...mutante AUGGCUUACUGCGGCAGAUUAGGCAC ... inserção Perda de Fase (Frameshift) Decorrência do código não ser sobreposto Fases de leitura Propriedades: Código não universal –exceções à universalidade: •códon UAG –procariotos–códon de termino –eucariotos–codifica para triptofano •códon CUN –procariotos–codifica para treonina –eucariotos–codifica para leucina Propriedades: Códons especiais –AUG –codifica para fMET–o aa iniciador –UAG (amber), UAA (ochre), UGA (opal) •–códons de término para procariotos Aminoácido iniciador O Código Genético 2ª letra do Códon 1ª letra do Códon U C A G 3ª letra do Códon U FENILALANINA FENILALANINA LEUCINA LEUCINA SERINA SERINA SERINA SERINA TIROSINA TIROSINA PARADA PARADA CISTEÍNA CISTEÍNA PARADA TRIPTOFANO U C A G C LEUCINA LEUCINA LEUCINA LEUCINA PROLINA PROLINA PROLINA PROLINA HISTIDINA HISTIDINA GLUTAMINA GLUTAMINA ARGININA ARGININA ARGININA ARGININA U C A G A ISOLEUCINA ISOLEUCINA ISOLEUCINA METIONINA (INÍCIO.) TREONINA TREONINA TREONINA TREONINA ASPARAGINA ASPARAGINA LISINA LISINA SERINA SERINA ARGININA ARGININA U C A G G VALINA VALINA VALINA VALINA ALANINA ALANINA ALANINA ALANINA AC. ASPÁRTICO AC. ASPÁRTICO AC. GLUTÂMICO AC. GLUTÂMICO GLICINA GLICINA GLICINA GLICINA U C A G Efeitos da Mutação A ordem dos códons no mRNA é determinante da estrutura primária das proteínas Agente Mutagênico DNA com alteração estrutural mRNA com códon(s) alterado(s) Proteína com seqüência de aminoácidos anormal O que é mutação? Uma mutação é definida como qualquer alteração permanente do DNA. Mutação Pontual Ocorre quando há alteração de uma única base do DNA, produzindo alteração em um único códon do mRNA. •Silenciosa: quando não afeta a seqüência de aminoácidos na proteína CGA (Arg) CGG (Arg) • Missense ou de sentido errado: quando uma aminoácido é trocado por outro CGA (Arg) CCA (Pro) • Nonsense ou sem sentido: quando há mudança para um códon de terminação CGA (Arg) UGA (códon de terminação) Inserção ocorre quando há adição de um ou mais nucleotídeos ao DNA. Se não gerar um códon de terminação pode-se gerar uma proteína com uma seqüência de aminoácidos maior. Normal 5´ CCA CAG UGG AGU CGA Pro Mutante 5´ 3´ Gln - Trp - Ser - Arg CCA CAG UGG AAG UCG A Pro - Gln - Trp - 3´ Lys - Ser Deleção ocorre quando há remoção de um ou mais nucleotídeos do DNA. Como as mutações causam diferenças no fenótipo? Gene Polipeptídeo Informação X Mutação Novo alelo Informação y Ação X Fenótipo Selvagem Polipeptídeo alterado Ação Y Fenótipo Mutante Ação Gênica O QUE FAZEM OS GENES? Como os genes controlam um fenótipo? Modelo da Relação entre Genótipo e Fenótipo 1- O aspecto característico de um organismo são determinados pelo fenótipo de suas partes, que são determinados pelo fenótipo dos componentes celulares. 2- O fenótipo de uma célula é determinado pela sua natureza química interna, que é controlada por enzimas que catalisam suas reações metabólicas. 3. A função da enzima depende de sua estrutura tridimensional específica que por sua vez depende da seqüência linear específica de aminoácidos na enzima. 4. A enzima presente na célula são determinadas pelo genótipo da célula. 5. Ao genes especificam a seqüência linear de aminoácidos em polipeptídios e conseqüentemente em proteínas, assim os GENES DETERMINAM FENÓTIPOS. Um médico inglês, Archibald E. Garrod (1857-1936), atendeu um paciente, um bebê, com uma doença rara chamada alcaptonúria. “Alcaptonúria deve ser considerada como decorrente da falta de um determinado fermento [= enzima], o qual tem a capacidade de decompor a substância alcaptona. Três nomes estão associados ao início das investigações sobre o modo de ação dos genes: George W. Beadle (19031989), Boris Ephrussi(1901-1979) e Edward L. Tatum (19091979). Um gene - uma enzima Obrigado pela atenção !
